【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境治理，具体涉及一种铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、铬和砷是工业废水中最危险的两种污染物，对地下水资源和公共卫生构成重大风险。通常铬和砷以含氧阴离子的形式存在，包括六价铬、三价砷和五价砷，这些物质常共存于废水中，特别是来自木材防腐剂和酸性矿山排水的废水。考虑到六价铬和三价砷的高毒性和高迁移性，以及铬和砷之间的相互作用会增加重金属废水治理复杂性这一特性，实现对它们的快速吸附并将其转化为毒性较小的三价铬和五价砷是一种有效的水处理策略。在众多的废水处理技术中，吸附法因其目标与“碳中和”一致而成为一种绿色、低碳和可持续的废水处理技术，其中氨基修饰被认为是一种通过静电作用改善含氧金属阴离子吸附性能的简单有效的方法，然而三价砷通常以电中性形式存在，这限制了氨基改性材料对其的吸附效果。此外，六价铬和五价砷因其电性和吸附机制相同而存在对吸附位点的竞争行为。因此设计一种能够将三价砷转化为五价砷同时提高对铬和砷的吸附效率的材料对于木材防腐废水和酸性矿山废水等含铬砷污染物的水体治理具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料及其制备方法。该材料具有丰富的氨基吸附位点，且具有良好的光热和光催化性能，能够在高效吸附六价铬和三价砷的同时将其转化为毒性更低的三价铬和五价砷，实现六价铬和三价砷同步去除和转化。
2、本专利技术的上述目的通过以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提
4、所述含有c＝c双键的椰壳炭的制备方法包括：椰子壳在惰性气氛条件下，以5-15℃·min-1的升温速率升至600-900℃热解45-130min；将热解产物与kmno4溶液混合，并在80-105℃下干燥；干燥后的混合物与naoh或koh混合，并以5-15℃·min-1的升温速率升至600-800℃进行二次热解，热解时间为60-120min；二次热解产物用水洗涤至ph值呈中性，随后在90-105℃下烘干，得到含有c＝c双键的椰壳炭，并将其球磨至300目；
5、所述氨基来源于胺类化合物。
6、进一步地，所述生物质为桉木、松木、稻壳、秸秆或花生壳，将所述生物质粉碎至200-400目，清洗干净，随后放入烘箱至干燥。
7、进一步地，所述胺类化合物为聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚烯丙基胺或支化胺。
8、进一步地，所述椰子壳、kmno4溶液、naoh或koh的添加量比例为1.0g:0.5-2.5ml:0.3-2.0g，其中kmno4溶液的质量浓度为0.3％-4.0％。
9、进一步地，上述一种铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料的制备方法，主要操作为：将生物质、胺类化合物、含有c＝c双键的椰壳炭、还原铁粉和去离子水混合，并以200-600rpm搅拌5-25min；随后加入环氧氯丙烷以引发交联反应直至混合物发生液-固转化；将所得固体产物洗涤至中性并真空冷冻干燥，得到铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料。
10、进一步地，所述生物质、胺类化合物、含有c＝c双键的椰壳炭、还原铁粉、去离子水和环氧氯丙烷的添加量比例为1.0g:1.0-6.0g:1.0-3.0g:0.5-1.5g:10-28ml:3.0-10.0ml。
11、另外，本专利技术还提供上述制备方法制备得到的一种铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料。
12、另外，本专利技术还提供上述制备方法制备得到的一种铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料在去除铬和砷并降低其毒性方面的应用。将所述铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料置于含有铬和砷的重金属废水中，在氙灯照射和搅拌条件下，吸附材料吸附六价铬和三价砷的同时分别将六价铬和三价砷转化为毒性更低的三价铬和五价砷。
13、本专利技术具有以下有益效果：
14、(1)本专利技术制备的生物质基吸附材料具有良好的光热和光催化性能，在光的照射下，材料不仅升温至60℃以上，同时产生能够将六价铬转化为三价铬的光生电子和将三价砷转化为五价砷的空穴和羟基自由基。提高吸附速率的同时增强了六价铬和三价砷的转化率。
15、(2)本专利技术采用的一步快速交联技术将还原铁引入到生物质基吸附材料上以多种氧化铁的形式存在，且铁组分通过自芬顿效应充当六价铬和三价砷之间的电子桥梁，进一步提高六价铬和三价砷的转化率。
16、(3)本专利技术制备的生物质基吸附材料具有丰富的阴离子型重金属(铬、砷等)吸附位点；增强了六价铬和三价砷之间的协同转化作用，优先吸附在材料上的六价铬不仅强化了三价砷的转化，同时通过增强氨基局部电性促进了五价砷的吸附。
17、(4)本专利技术制备的生物质基吸附材料可实现对重金属废水中铬和砷的快速去除(20-60min)，对铬和砷最大吸附容量分别高于310mg/l和240mg/l。并且富集在吸附材料上的铬和砷主要以毒性更低的cr(iii)和as(v)的形式存在，六价铬和三价砷的转化率均达到95％以上，实现六价铬和三价砷同步去除和转化。
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1.一种铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料的制备方法，其特征在于，以生物质为基体，通过环氧氯丙烷的开环反应将氨基、还原铁和含有C＝C双键的椰壳炭引入到生物质基体中，制得所述铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质为桉木、松木、稻壳、秸秆或花生壳，将所述生物质粉碎至200-400目，清洗干净，随后放入烘箱至干燥。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述胺类化合物为聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚烯丙基胺或支化胺。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述椰子壳、KMnO4溶液、NaOH或KOH的添加量比例为1.0g:0.5-2.5mL:0.3-2.0g，其中KMnO4溶液的质量浓度为0.3％-4.0％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，主要操作为：将生物质、胺类化合物、含有C＝C双键的椰壳炭、还原铁粉和去离子水混合，并以200-600rpm搅拌5-25min；随后加入环氧氯丙烷以引发交联反应直至混合物发生液-固转化；将所
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述生物质、胺类化合物、含有C＝C双键的椰壳炭、还原铁粉、去离子水和环氧氯丙烷的添加量比例为1.0g:1.0-6.0g:1.0-3.0g:0.5-1.5g:10-28mL:3.0-10.0mL。
7.权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的一种铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料。
8.权利要求1～6任一项所述的制备方法制备得到的一种铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料在去除铬和砷并降低其毒性方面的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将所述铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料置于含有铬和砷的重金属废水中，在氙灯照射和搅拌条件下，吸附材料吸附六价铬和三价砷的同时分别将六价铬和三价砷转化为毒性更低的三价铬和五价砷。
...【技术特征摘要】
1.一种铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料的制备方法，其特征在于，以生物质为基体，通过环氧氯丙烷的开环反应将氨基、还原铁和含有c＝c双键的椰壳炭引入到生物质基体中，制得所述铬和砷同步去除-转化型生物质基吸附材料；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质为桉木、松木、稻壳、秸秆或花生壳，将所述生物质粉碎至200-400目，清洗干净，随后放入烘箱至干燥。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述胺类化合物为聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚烯丙基胺或支化胺。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述椰子壳、kmno4溶液、naoh或koh的添加量比例为1.0g:0.5-2.5ml:0.3-2.0g，其中kmno4溶液的质量浓度为0.3％-4.0％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，主要操作为：将生物质、胺类化合物、含有c＝c双键的椰壳炭、还原铁粉和去离子水混合，并以200-600...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱红祥，胡圆圆，何辉，王磊，毛珺，薛怡春，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
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