一种吸附重金属的改性生物炭及其制备方法以及应用技术

本发明专利技术提供了一种吸附重金属的改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：将茶叶梗

【技术实现步骤摘要】
一种吸附重金属的改性生物炭及其制备方法以及应用


[0001]本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种吸附重金属的改性生物炭及其制备方法以及应用
。

技术介绍

[0002]重金属，如铜
(Cu)
，锌
(Zn)
，铅
(Pb)
，镉
(Cd)
，是土壤和水污染的主要来源
。
重金属一旦进入土壤和水体就很难降解，而且毒性极大，富集程度很高
。
自然构造和人类活动是重金属污染的主要来源
。
自然形成是指由于长期的自然风化，从一些岩石和矿物中释放出重金属
。
人类生产活动通过三种方式造成重金属污染：工业排放
、
废水排放和固体废物
。
重金属污染的一个主要原因是矿产开采和开发
。
铜
、
铅锌矿开采过程中会产生大量
Cu、Pb、Cd、Zn
等重金属，进入土壤和水体，造成严重污染
。
粮食作物从水体和土壤中获得水分
、
养分和其他物质，作为其生长过程中的必需元素
。
同时，重金属元素被植物体吸收富集，并通过食物链进入人体，对人体造成不可逆的损害
。
[0003]生物炭是废弃生物质在缺氧或厌氧条件下热解得到的固体产物
。
它通常是碱性的，具有稳定的物理和化学性质，可以吸附和固定污染物
。
生物炭吸附重金属的机理非常复杂，包括阳离子交换
、
络合吸附
、
化学沉淀等一系列反应
。
[0004]在多元重金属体系吸附方面，有研究表明，壳聚糖
‑
EDTA
改性磁性生物炭能够去除
Cd
2+
、Cu
2+
和
Ni
2+
，最大吸附容量分别为
48.36mg/g、41.17mg/g
和
2.2mg/g
，柚子皮生物炭对
Cu
2+
、Pb
2+
和
Zn
2+
的吸附容量均小于
74.1mg/g。
但是，这些生物炭材料对多元重金属体系中重金属的吸附效果非常有限，难以用于高浓度工业废水处置
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种吸附重金属的改性生物炭及其制备方法以及应用，本专利技术提供的改性生物炭可用于多元重金属的的吸附
。
[0006]本专利技术提供了一种吸附重金属的改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将茶叶梗
、K2FeO4粉和去离子水混合后干燥，再在保护气氛条件下进行热解，得到改性生物炭
。
[0008]优选的，所述茶叶梗与
K2FeO4粉的质量比为
1:1.5
～
3.5。
[0009]优选的，所述混合的时间为4～5小时
。
[0010]优选的，所述干燥的温度为
80℃。
[0011]优选的，所述保护气氛条件为氮气
。
[0012]优选的，所述热解的温度为
350
～
850℃
，时间为2小时
。
[0013]优选的，所述热解后还包括将热解产物研磨后清洗干燥
。
[0014]本专利技术提供了一种上述制备方法制备得到的改性生物炭
。
[0015]本专利技术还提供了一种上述改性生物炭在作为吸附剂吸附重金属的应用
。
[0016]优选的，所述重金属为
Cu、Zn、Cd
和
Pb
中的一种或以上
。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供了一种吸附重金属的改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：将茶叶梗
、K2FeO4粉和去离子水混合后干燥，再在保护气氛条件下进行热解，得到改性生物炭
。
本专利技术立足于重金属污染治理的紧迫性
、
难度大和成本高等现状，结合废弃生物质资源化和高值化利用的环保和资源需求，旨在合成绿色
、
经济
、
高效
、
简单可控的多元重金属吸附材料，以期为多元重金属污染水体的治理和修复提供切实可行的方案
。
本专利技术利用高铁酸钾对茶叶梗进行改性，在高浓度重金属废水的重金属
Cu
2+
、Zn
2+
、Pb
2+
、Cd
2+
处理中效果优良，可以实现两种或以上重金属的有效吸附
。
附图说明
[0018]图1为
Fe
‑
BC650
在不同溶液
pH(3
‑
9)
下对
Cd(II)
和
Pb(II)
的吸附能力；
[0019]图2为
Fe
‑
BC650
用量对
Cd(II)
和
Pb(II)
吸附的影响；
[0020]图3为
Fe
‑
BC650
对
Cd
2+
和
Pb
2+
吸附动力学和吸附等温线结果；
[0021]图4为实验装置图；
[0022]图5为通过
Thomas
模型对穿透曲线进行模拟图；
[0023]图6为扫描电镜分析结果；
[0024]图7为
XRD
分析结果；
[0025]图8为傅立叶红外光谱分析结果
。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种吸附重金属的改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0027]将茶叶梗
、K2FeO4粉和去离子水混合后干燥，再在保护气氛条件下进行热解，得到改性生物炭
。
[0028]本专利技术对茶叶梗的生物体进行改性，其中，所述茶叶梗来源于福建省安溪县的铁观音茶园
。
[0029]本专利技术首先将茶叶梗干燥，然后粉碎，得到茶叶梗粉末
。
所述茶叶梗粉末的粒径＜
0.25mm。
[0030]然后，将干燥的茶叶梗粉末
、K2FeO4粉和去离子水混合，进行搅拌，得到混合液
。
[0031]其中，所述茶叶梗与
K2FeO4粉的质量比为
1:1.5
～
3.5
，可以为
1:1.5、1:2.5、1:3.5
，或
1:1.5
～
3.5
之间的任意值
。
[0032]所述茶叶梗与
K2FeO4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种吸附重金属的改性生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将茶叶梗
、K2FeO4粉和去离子水混合后干燥，再在保护气氛条件下进行热解，得到改性生物炭
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述茶叶梗与
K2FeO4粉的质量比为
1:1.5
～
3.5。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为4～5小时
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为
80℃。5.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛条件为氮气
。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铭真，刘锐佳，刘桂建，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：