一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳及其制备方法和应用，将生物碳与天冬氨酸聚合物进行混合反应，具体步骤是：首先将天冬氨酸聚合物加入水中搅拌至完全溶解；然后加入生物质碳，在磁力搅拌下不断混合，后在真空抽滤装置中，去除液体部分，反复多次，烘干，得到天冬氨酸包覆的生物质碳材料。本发明专利技术的生物质碳材料合成方法简单，易于操作，合成效率高，合成之后的生物质碳材料表面光滑，比表面积大，对水体重金属吸附能力强，且具有绿色环保可持续的优点。色环保可持续的优点。色环保可持续的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水体重金属污染修复与绿色吸附材料合成
，更具体的说是涉及一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]重金属是由现代工业、农业及生活污水而引入到环境介质中的高毒性、高持久性、高蓄积性和难以降解的一类污染物，重金属在土壤和水体引发的面源污染受到广泛关注，特别地，在水体中的重金属存在多种物质形式，使得它们能够相对稳定，从而对水体中大量水生动植物及微生物造成严重影响，值得注意的是，很多与人类相关的活动也与水体环境有着不可分割的联系，这一定程度上增加了人体对重金属摄取的可能性，对人体产生潜在危害。水体重金属污染已经成为热门的环境问题，早在上世纪30
‑
60年代便发生全球瞩目的“八大公害事件”，在这些事件中，由于重金属污染造成的危害就占了两起，其中Cd引起的骨痛病主要由于人体食用了含有Cd的水稻而引起的肾脏障碍、软骨症和内分泌失调等症状。这解释了Cd能够蓄积于植物组织中，且具有较高的人体危害。Pb也作为三大重金属之一，其具有高蓄积性，人体蓄积一定量Pb将导致血液系统和神经系统的严重损坏，人体主要通过饮用水的摄入而潜在的蓄积Pb，而水体中Pb的主要来源是工业废水的间接排放或直接接触含铅原料而导致。
[0003]生物质碳材料是一种能够很好解决水体环境污染的绿色、环保、可持续的吸附剂材料，它能够有效的吸附水体中重金属，从而减少水体重金属含量，应用此类吸附剂材料修复水体重金属污染成为一种有效手段，近年来，很多科研人员致力于新型吸附材料的开发与应用，生物质碳材料是研究最为广泛的一种材料并且有望在实际中得以应用，它通常由无毒材料高温烧成，因此，这类材料通常没有毒性，符合绿色环保的理念，更重要的是，研究已经表明生物质碳常常具有较好的理化性质，这促使它同样具备了优秀的吸附性能，由于本身具备的多孔特性，使得它能够吸附环境中的有毒有害物质，然而，并不是所有种类的生物质碳都能达到最佳效果，事实上，它们的最大吸附能力是有限的，因此，通过物理、化学或生物反应将原始生物碳进行改性能够重新合成一种具备优化性能的吸附材料，在现有的合成技术中，涉及的改性原料大多自身具有危害性，将其应用于环境治理虽然能够达到较好效果，但产生的后续污染问题还有待考查，因此在目前的合成技术中仍然存在许多有待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了能够开发一种绿色无危害的吸附材料，本专利技术提供了一种基于氨基酸和生物质碳为原料的绿色吸附剂，首先是在高温下以玉米秸秆为原料烧成原始生物碳，获得此生物碳后，经过盐酸预处理得到原始处理生物碳，然后将此生物碳与天冬氨酸聚合物进行混合反应，最终，天冬氨酸聚合物在生物碳表面进行包覆，具备了良好的吸附性
能，其可以反复利用，材料性质稳定，能够很好的应用于场地污染修复与治理，其增强了水体Cd和Pb的去除能力，对于水体重金属污染防控具有重要意义。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将天冬氨酸聚合物加入水中搅拌至完全溶解，然后向其中加入生物质碳搅拌反应，反应结束后真空抽滤去除液体；
[0008](2)反复抽滤多次，最后烘干，得到天冬氨酸包覆的生物质碳材料。
[0009]优选的，所述天冬氨酸聚合物为Z
‑2‑
丁烯二酸铵盐的均聚物水解化钠盐；所述天冬氨酸聚合物与水的质量比为1：200。
[0010]优选的，所述生物质碳为玉米秸秆生物质碳。
[0011]优选的，所述生物质碳与天冬氨酸聚合物的质量比为1：1。
[0012]优选的，所述搅拌反应温度25℃，采用磁力搅拌，搅拌速度为250
‑
300rpm，反应时间3h。
[0013]优选的，步骤(1)中还加入戊二醛，所述天冬氨酸聚合物与所述戊二醛的质量比为1：(0
‑
1.5)。
[0014]优选的，步骤(2)中反复3
‑
5次，电热恒温鼓风干燥箱烘干，温度为60℃，烘干时间为12
‑
16h。
[0015]本专利技术还请求保护了采用如上技术方案制备得到的增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳。
[0016]优选的，上述应用具体为：将生物质碳投入至待处理水体中搅拌反应，生物质碳与待处理水体的质量比为(0
‑
2)：25，反应温度15
‑
45℃，150
‑
250rpm转速下持续24h。
[0017]本专利技术还请求保护了采用如上技术方案制备的增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳在去除水体Cd和Pb中的应用。
[0018]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳及其制备方法，具有如下有益效果：
[0019]通过天冬氨酸聚合物包覆的生物质碳材料具有绿色、安全及高经济价值的优点；并且天冬氨酸聚合物包覆的生物质碳材料合成过程简单高效，在实际应用中极大的节约时间及成本。通过天冬氨酸聚合物包覆的生物质碳材料增强了水体Cd和Pb的去除，可以作为一种可持续的吸附材料。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0021]图1为实施例1原始生物质碳材料的扫描电镜图；
[0022]图2为实施例1制备的生物质碳材料的扫描电镜图；
[0023]图3为不同氨基酸加入量合成的生物质碳材料的Cd去除率柱状图；
[0024]图4为应用实施例1不同反应体系的Cd去除率柱状图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术的实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例1
[0027]将玉米秸秆生物质碳与天冬氨酸聚合物按照固体比例1：1混合于200mL超纯水体系，25℃、250
‑
300rpm磁力搅拌3h，真空抽滤去除多余水分，加入超纯水重复抽滤3次，60℃下烘干12
‑
16h得到生物质碳材料。
[0028]生物质碳与反应后的生物质碳材料的表面微观形貌如图1和图2所示，原始生物质碳材料表面粗糙，而实施例1处理后的生物质碳材料表面更加光滑，特定的化学键引入到生物质碳表面增加了其吸附能力。
[0029]为了考察不同的天冬氨酸聚合物加入量对生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将天冬氨酸聚合物加入水中搅拌至完全溶解，然后向其中加入生物质碳搅拌反应，反应结束后真空抽滤去除液体；(2)反复抽滤多次，最后烘干，得到天冬氨酸包覆的生物质碳材料。2.根据权利要求1所述的一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳的制备方法，其特征在于，所述天冬氨酸聚合物为Z
‑2‑
丁烯二酸铵盐的均聚物水解化钠盐；所述天冬氨酸聚合物与水的质量比为1：200。3.根据权利要求1所述的一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳的制备方法，其特征在于，所述生物质碳为玉米秸秆生物质碳。4.根据权利要求1所述的一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳的制备方法，其特征在于，所述生物质碳与天冬氨酸聚合物的质量比为1：1。5.根据权利要求1所述的一种增强水体Cd和Pb去除能力的生物质碳的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应温度25℃，采用磁力搅拌，搅拌速度为250
‑
300rpm，反应时间3h。6.根据权利要求1所述的一种增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：张连营，王战，葛艳辉，刘振英，王雯，张鹏，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：