一种混合中药渣生物炭复合吸附剂的制备方法和应用技术

本方案公开了领域的一种混合中药渣生物炭复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：步骤一：混合植物中药渣包括刺五加、人参和黄芪，其质量比为3:2:1，清洗后烘干粉碎，得到中药渣粉末；步骤二：将混合中药渣粉末放入管式炉中，得到混合中药生物炭，粉碎；步骤三：按照钛酸丁酯体积与生物炭质量比为0.5

【技术实现步骤摘要】
一种混合中药渣生物炭复合吸附剂的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及重金属废水处理
，特别涉及一种混合中药渣生物炭复合吸附剂的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国是世界上锑资源最丰富的国家，锑储量占世界基础锑储量的56％。伴随着锑矿的开发利用，大量的选矿废水、井下废水和尾矿淋滤水的排放，引发了严重的水体重金属污染问题，首要污染因子为锑。锑不是生命必需元素，而是一个具有潜在毒性和致癌性的类金属元素。为了将锑的生物毒性对人类健康危害的程度降到最低，世界各地的环境质量标准和污染物排放标准对其限值进行了严格的规定。因此，废水中锑的处理受到了广泛的关注。
[0003]锑的毒性主要取决于其在化合物中的价态，三价锑化合物的毒性是五价锑化合物的10倍。Sb(V)通常比Sb(III)更具流动性和溶解性。然而，Sb(V)与金属氢氧化物更具亲和力。因此，将Sb(III)氧化为Sb(V)不仅可以降低其毒性，也是提高大多数除锑技术性能的有效途径。常见去除锑的技术主要有吸附、絮凝沉淀、离子交换，或将Sb(III)转化为毒性更小的Sb(
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)。在这些技术方法中，吸附法具有操作简单、成本效益高和潜在的环保应用等优点，被认为是最有前景的方法。然而，再生难、共存离子干扰以及吸附剂颗粒团聚、吸附能力弱、机械强度和流动极限等缺点局限了吸附法的广泛应用。生物吸附剂具有环境友好、廉价易得的特性，生物吸附技术是最环保和最具成本效益的重金属污染修复技术。
[0004]中药渣主要是从天然植物中提取药用活性成分后产生的废弃物，我国每年产生的中药渣废弃物达到3000万吨。随着中药产业的迅猛发展，废弃中药渣的处理与处置已经成为当前亟待解决的问题。废弃植物中药渣富含纤维素、半纤维素和木质素，是制备生物炭的理想原料。因此，将中药渣进行热解制备生物炭的模式，可以大规模处理各种中药渣，包括有一定生物毒性的药渣。以中药渣为前体制备新型的生物吸附剂，将其应用到废水重金属污染的修复中，能起到生态环境保护、以废治污的双重功效。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种混合中药渣生物炭复合吸附剂的制备方法和应用，以混合植物中药废渣为原料制备生物炭，通过简单工艺对混合中药渣生物炭进行负载改性，制备了一种能高效吸附去除和光催化氧化吸附水体中Sb(III)的生物复合吸附材料。
[0006]本方案中的一种混合中药渣生物炭复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：准备混合植物中药渣，混合植物中药渣包括刺五加、人参和黄芪，其质量比为3:2:1，将混合植物中药渣清洗后烘干，粉碎至小于2mm，得到中药渣粉末；
[0008]步骤二：将混合中药渣粉末放入管式炉中，持续通入氮气，以10℃/min的升温速率从室温加热至目标温度300～600℃，炭化1小时，得到混合中药生物炭，将混合中药渣生物炭粉碎至100目；
[0009]步骤三：在室温条件下，制备无水乙醇、钛酸丁酯和浓盐酸的混合液，并进行搅拌以达到充分混合，按照混合液中钛酸丁酯体积与生物炭质量比0.5～4mL/g的比例向混合液中添加中药渣生物炭，搅拌以达到充分混合；
[0010]步骤四：将无水乙醇和去离子水混合后逐滴加入混合液中，持续缓慢搅拌直至混合液形成凝胶；形成的凝胶在室温条件下避光老化24小时后，将凝胶置于60℃的烘箱中干燥24小时，将干燥产物研磨过筛100目，得到混合中药渣生物炭复合吸附剂。
[0011]本方案的有益效果：本专利技术利用混合中药渣作为生物炭的生产原料，将金属氧化物负载于混合中药渣生物炭支撑体上，促进生物炭具有丰富的孔隙结构，金属氧化物纳米颗粒在混合中药渣生物炭中均匀分布，比表面积和总孔体积、微孔体积明显增加，平均孔径明显必须变小，获得的混合中药渣复合吸附剂同时具备生物炭和金属氧化物的优点，明显提升了污染物的去除效能。
[0012]本专利技术以混合中药渣进行热解制备生物炭的模式，可以大规模处理各种中药渣(包括有一定生物毒性的药渣)，将其应用到水体和土壤环境修复中，能起到生态环境保护、以废治污的双重功效。
[0013]本专利技术的制备方法简单易行，成本低廉，获得的混合中药渣复合吸附剂具备优异的吸附性能。
[0014]进一步，所述的制备方法制备混合中药渣生物炭复合吸附剂。
[0015]进一步，无水乙醇、钛酸丁酯和浓盐酸混合液中无水乙醇、钛酸丁酯和浓盐酸的体积比为8：2：0.1。
[0016]进一步，无水乙醇和去离子水混合液中无水乙醇和去离子水的体积比为4：0.9。
[0017]进一步，钛酸丁酯体积与生物炭质量比为2mL/g。
[0018]进一步，步骤二中的目标温度为450℃。
[0019]进一步，一种混合中药渣生物炭复合吸附剂在吸附废水中锑污染物的应用。
[0020]进一步，废水中锑以Sb(Ⅲ)形式存在。
[0021]本专利技术利用混合中药渣生物炭复合吸附剂具有比表面积大，易于在水溶液中分散且表面具有大量活性点位的特点，对水体中Sb(Ⅲ)进行吸附，具体原理如下：金属钛氧化物的负载使得复合吸附剂在水相中具有大量的Ti
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OH基团，为锑的吸附提供了大量的活性位点。混合中药渣复合吸附剂不仅可以直接吸附大量的Sb(Ⅲ)，还可以有效地将Sb(Ⅲ)转化为Sb(
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)，并提升Sb的去除效率。混合中药渣复合吸附剂对Sb(Ⅲ)主要取决于金属钛氧化物的负载，也与复合吸附剂本身的比表面积、总孔体积、微孔体积等物理性质相关。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例7制得的混合中药渣生物炭复合吸附剂对Sb(Ⅲ)的吸附动力学曲线图；
[0023]图2为本专利技术实施例7制得的混合中药渣生物炭复合吸附剂对Sb(Ⅲ)的等温吸附图，Sb(Ⅲ)浓度为10～250mg/L，复合吸附剂投加量为2mg/L；
[0024]图3为本专利技术实施例7制得的混合中药渣生物炭复合吸附剂的SEM
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EDS图；
[0025]图4为本专利技术实施例7制得的混合中药渣生物炭复合吸附剂的N2吸附
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脱附曲线和孔径分布图；
[0026]图5本专利技术实施例7制得的混合中药渣生物炭复合吸附剂的X射线衍射图；
[0027]图6本专利技术实施例7制得的混合中药渣生物炭复合吸附剂的重复使用性。
具体实施方式
[0028]下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：
[0029]实施例1：
[0030]一种混合中药渣生物炭复合吸附剂的制备方法，具体操作步骤为：
[0031]准备混合植物中药渣，混合植物中药渣包括刺五加、人参和黄芪，其质量比为3:2:1，将混合植物中药渣清洗后烘干，粉碎至小于2mm，得到中药渣粉末；随后将粉碎后的混和中药渣放入管式炉中，通入氮气15min，排尽炉内空气，然后继续在氮气分为中热解，在目标温度300℃1h热解成炭，热解结束吼继续通入氮气，直至生物潭冷却至室温，获得的混和中药渣经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合中药渣生物炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：准备混合植物中药渣，混合植物中药渣包括刺五加、人参和黄芪，其质量比为3:2:1，将混合植物中药渣清洗后烘干，粉碎至小于2mm，得到中药渣粉末；步骤二：将混合中药渣粉末放入管式炉中，持续通入氮气，以10℃/min的升温速率从室温加热至目标温度300～600℃，炭化1小时，得到混合中药生物炭，将混合中药渣生物炭粉碎至100目；步骤三：在室温条件下，制备无水乙醇、钛酸丁酯和浓盐酸的混合液，并进行搅拌以达到充分混合，按照混合液中钛酸丁酯体积与生物炭质量比0.5～4mL/g的比例向混合液中添加中药渣生物炭，搅拌以达到充分混合；步骤四：将无水乙醇和去离子水混合后逐滴加入混合液中，持续缓慢搅拌直至混合液形成凝胶；形成的凝胶在室温条件下避光老化24小时后，将凝胶置于60℃的烘箱中干燥24小时，将干燥产物研磨过筛100目，得到混合中药渣生物炭复合吸附剂。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳，张瑞雪，吴攀，黄家琰，朱健，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：