一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法，包括以下步骤：将原料污水与制备的磁性生物炭混合反应，调节磁性生物炭的使用剂量、反应PH值、反应温度去除污水中的镉元素。本发明专利技术针对存在磁性生物炭的循环利用性差，结构易坍塌，比表面积小，吸附效率不高，蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法，去除率高，结构稳定，循环性好，适合大规模应用。适合大规模应用。适合大规模应用。

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法


[0001]本专利技术属于污水溶液处理
，具体涉及一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法。

技术介绍

[0002]化工行业及制药行业过程中产生的废水溶液中含有一定的金属离子，由于近些年来环保政策要求的不断提高，废水排放要求愈来愈严格，金属离子含量过高会严重污染生态环境，尤其是金属镉具有毒性和致癌性，长期接触会对人体健康严重造成有害的影响。
[0003]目前，从废水溶液中去除镉离子的方法主要包括化学沉淀法、生物处理法、电化学处理法、离子交换法，然而这些技术在去除金属镉方面的应用存在一定的局限性。化学沉淀法可能会在去除镉元素同时引入新的杂质元素，生物处理法虽成本较低，但特殊的PH和温度条件，以及去除时间长限制了该技术的发展和利用，而高昂的资金和运行成本是采用电化学技术去除镉金属的主要限制因素。因此，利用生物炭进行吸附是一种不引入杂质且可以去除镉元素的方法。
[0004]此外，目前磁性生物炭复合材料的制备工艺，存在针对镉元素的去除效率不高，同时镉元素去除时容易造成生物炭结构坍塌以至于不能进行二次循环利用造成经济损失。因此，开发一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法至关重要。

技术实现思路

[0005]为了解决当前技术存在的问题，本专利技术提供了一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法，有大量的微孔和活性中心的氮，同时蜂窝状结构比表面积大吸附效果好，吸附完成后结构不易坍塌。具体方案如下：一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法，包括以下步骤：将原料干燥，使用研磨机将原料进行粉碎研磨成1
‑
3mm，在400℃中以5℃/min进行梯度加热5h，将生物炭通过25号筛进行造粒，随后通过化学合成法制备生物炭/Fe3O4蜂窝状磁性纳米复合材料，将CO(NO3)2.6H2O溶于甲醇溶液中，加入生物炭/Fe3O4蜂窝状磁性纳米复合材料并在常温下搅拌获得混合物，随后将ZIF
‑
67沸石咪唑酯骨架结构材料溶于甲醇溶液中，加入混合物中，磁力搅拌，室温下静置，使用磁铁将制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料与甲醇溶液分离，并用去离子水清洗，干燥；将污水与制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料混合反应，调节复合材料的使用剂量、反应PH值、反应温度去除污水中的镉元素；所述生物炭/Fe3O4蜂窝状磁性纳米复合材料的制备方法如下：（1）将造粒后的生物炭添加至FeCl3和FeCl2混合溶液中，使用磁力搅拌；（2）在步骤（1）得到的混合溶液中加入氢氧化钠溶液，并在80
‑
90℃中搅拌；（3）将步骤（2）所得的溶液用磁铁进行外部分离，干燥。
[0006]所述原料为香蕉皮、柠檬皮或柚子皮。
[0007]所述污水中的镉浓度为0
‑
20mg/L。
[0008]所述FeCl3和FeCl2混合溶液中，两者之间的摩尔比为1:2。
[0009]所述污水与制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料混合反应时反应PH值为2
‑
8。
[0010]所述污水与制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料混合反应时反应PH值为6。
[0011]所述污水与制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料混合反应时反应温度为25
‑
50℃。
[0012]所述污水与制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料混合反应时反应温度为25℃。
[0013]所述污水与制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料混合反应时ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料使用剂量为0.5
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4.0g/L。
[0014]本专利技术至少具备如下增益效果：（1）本专利技术利用ZIF
‑
67结构的大量微孔以及活性中心的氮，提高磁性生物炭的吸附效果，镉离子的去除率提高。
[0015]（2）将磁性生物炭制备成蜂窝状会提高整个生物炭的比表面积，在相同质量的情况下，吸附容量会大大提升，同时蜂窝结构在反复利用时结构不易坍塌，使该磁性生物炭的循环利用率提高。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法中磁性生物炭的制备流程图。
具体实施方式
[0017]实施例1磁性生物炭的制备方法如下：将原料香蕉皮、柠檬皮或柚子皮在100℃下干燥24h，使用研磨机将原料进行粉碎研磨成1
‑
3mm，在400℃中以5℃/min进行梯度加热5h，将所制备的生物炭通过25号筛进行造粒（1）将2g造粒后的生物炭添加至100mlFeCl3和FeCl2混合溶液中，两者的摩尔比为1:2，使用磁力搅拌40min；（2）在步骤（1）得到的混合溶液中加入30ml3mol/L的氢氧化钠溶液，并在80
‑
90℃中搅拌50min；（3）将步骤（2）所得的溶液用磁铁进行外部分离，在105℃下干燥24h。
[0018]将质量为4.0g的磁性生物炭放入1L的原料污水（镉元素的浓度为20mg/L）中，调节PH至6.0，将反应温度升至25℃，反应30min，反应结束后过滤测定污水溶液中的镉离子含量，磁性生物碳结构为平层状。
[0019]实施例2磁性生物炭的制备方法如下：将原料香蕉皮、柠檬皮或柚子皮在100℃下干燥24h，使用研磨机将原料进行粉碎研磨成1
‑
3mm，在400℃中以5℃/min进行梯度加热5h，将所制备的生物炭通过25号筛进行造粒
（1）将2g造粒后的生物炭添加至100mlFeCl3和FeCl2混合溶液中，两者的摩尔比为1:2，使用磁力搅拌40min；（2）在步骤（1）得到的混合溶液中加入30ml3mol/L的氢氧化钠溶液，并在80
‑
90℃中搅拌50min；（3）将步骤（2）所得的溶液用磁铁进行外部分离，在105℃下干燥24h。
[0020]将1.2g的CO(NO3)2.6H2O溶于100ml的甲醇溶液中，加入1g上述制备的生物炭/Fe3O4蜂窝状磁性纳米复合材料并在常温下搅拌2h获得混合物，随后将1.3g的ZIF
‑
67沸石咪唑酯骨架结构材料溶于100ml甲醇溶液中，加入混合物中，磁力搅拌30min，室温下静置24h，使用磁铁将制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料与甲醇溶液分离，并用去离子水清洗，在80℃下进行干燥。
[0021]将质量为4.0g的磁性生物炭放入1L的原料污水（镉元素的浓度为20mg/L）中，调节PH至6.0，将反应温度升至25℃，反应30min，反应结束后过滤测定污水溶液中的镉离子含量，磁性生物炭结构为蜂窝状。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料干燥，使用研磨机将原料进行粉碎研磨成1
‑
3mm，在400℃中以5℃/min进行梯度加热5h，将生物炭通过25号筛进行造粒，随后通过化学合成法制备生物炭/Fe3O4蜂窝状磁性纳米复合材料，将CO(NO3)2.6H2O溶于甲醇溶液中，加入生物炭/Fe3O4蜂窝状磁性纳米复合材料并在常温下搅拌获得混合物，随后将ZIF
‑
67沸石咪唑酯骨架结构材料溶于甲醇溶液中，加入混合物中，磁力搅拌，室温下静置，使用磁铁将制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料与甲醇溶液分离，并用去离子水清洗，干燥；将污水与制备的ZIF
‑
67/生物炭/Fe3O4复合材料混合反应，调节复合材料的使用剂量、反应PH值、反应温度去除污水中的镉元素；所述生物炭/Fe3O4蜂窝状磁性纳米复合材料的制备方法如下：（1）将造粒后的生物炭添加至FeCl3和FeCl2混合溶液中，使用磁力搅拌；（2）在步骤（1）得到的混合溶液中加入氢氧化钠溶液，并在80
‑
90℃中搅拌；（3）将步骤（2）所得的溶液用磁铁进行外部分离，干燥。2.根据权利要求1所述的一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法，其特征在于：所述原料为香蕉皮、柠檬皮或柚子皮。3.根据权利要求1所述的一种蜂窝状可回收磁性生物炭制备应用于污水除镉的工艺方法，其特征在于：所述污水中的镉浓度为0
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【专利技术属性】
技术研发人员：王红忠，曹栋强，龚丽锋，王海斌，黄飞中，李潮军，罗瑞平，康亮，初彦兴，张璐璐，罗海川，乔自鹏，姜俊彩，
申请(专利权)人：安徽格派锂电循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：