一种高效去除废水中有害离子的炭质吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术属于吸附剂技术领域，涉及一种高效去除工业废水中有害金属离子的炭质吸附材料的制备方法，它是以可溶性糖类或糠醛为碳源，以含有巯基、羧基或者氨基的氨基酸或化合物为添加剂，在160～220℃下通过水热反应一步生成炭质固体吸附材料。该种吸附材料可用于处理工业废水和生活污水等中的重金属离子或者过渡金属离子，且效果优良。本发明专利技术具有以下优点：采用的是以可溶性糖类或糠醛为原料制备炭质固体吸附材料，其原料成本低廉；本发明专利技术方法的制备工艺过程简单，只需一步水热就可以合成所要的固体吸附材料，而且反应条件温和可控；本发明专利技术方法制备出的固体吸附材料稳定性好，且存在大量的表面基团，其含量可以通过改变反应条件在很大范围内进行调控。这些表面基团与金属离子有很强的相互作用，例如巯基与汞离子，所以可以用来高效去除有害离子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸附材料
，涉及一种高效去除工业废水中有害金属离子的炭质吸附材料的制备方法，特别涉及一种以可溶性糖类或糠醛为碳源，以含有巯基、羧基或者氨基的化合物或氨基酸为添加剂通过水热碳化法的制备方法。2.
技术介绍
工业废水中含有多种重金属离子，其对环境的危害性突出表现为重金属离子在环境中不能生物降解，大部分属致癌、致畸、致突变的剧毒物质；水体中的重金属离子通过食物链进入人体，在人体内累积，导致各种疾病和机能紊乱。迄今为止，对于含重金属离子的工业废水的处理方法包括氧化还原法、离子交换法、电解法、反渗透法、气浮法、化学沉淀法、吸附法。吸附法由于处理简单、高效而一直受到广泛重视。传统吸附法多采用活性炭、活性炭纤维等传统的吸附材料，由于该种材料选择性差，对汞等金属吸附效果差，并且难于回收重新利用，致使其应用受到限制。为突破此限制， 需要合成出新型的功能性炭材料。水热碳化法是近几年才受到广泛研究的方法，其优点在于原料广泛、过程简单、绿色环保，表面富含官能团，所以在选择性吸附方面有很好的应用前景。尤为重要的是，所合成炭材料的表面基团可以进行调控，从而可以引入特殊基团，特别是和重金属具有较好亲和力的活性基团，增加重金属的吸附速度和吸附容量。有类似树脂的效果，但相较之下具有更好的热稳定性。本专利以糖类或糠醛为碳源，以含有巯基、羧基或者氨基的化合物或氨基酸为添加剂进行复合，采用水热法制备炭质固体吸附材料。3.
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备工艺简单、成本低廉、稳定性好、且具有可控性的炭质固体吸附材料的制备方法。本专利技术的技术方案如下将可溶性糖或糠醛与添加剂按一定比例混合，均勻搅拌后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢压力釜中，然后在一定温度下水热反应一段时间，水、醇洗涤后抽滤，烘干，将反应产物研磨，即可获得本专利技术的炭质固体吸附材料。上述的可溶性糖为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等可溶性糖类。上述巯基乙酸可用巯基乙醇、半胱氨酸、或赖氨酸等代替。上述的制备方法，其特征在于糖类或糠醛与巯基乙酸的用量质量比为6 1 3，水热反应温度为160 220°C，水热反应时间为4 M小时。本专利技术具有以下优点采用的是以可溶性糖类或糠醛为原料制备炭质固体吸附材料，其原料成本低廉；本专利技术方法的制备工艺过程简单，只需一步水热就可以合成所要的固体吸附材料，而且反应条件温和可控。本专利技术方法制备出的固体吸附材料稳定性好，且吸附材料表面酸量和硫含量可控，可以根据具体反应的需求进行制备。在对重金属类离子如 Hg2+、Pb2+、Cd2+、Cu2+、CrO42-等的吸附方面，效果优良，Hg2+吸附量可达300mg/g，具有很好的应用前景。4.附图说明附图1为葡萄糖与半胱氨酸反应得到的固体吸附材料的SEM谱图。附图2为葡萄糖与巯基乙酸反应得到的固体吸附材料的红外谱图。附图3为葡萄糖与巯基乙酸反应得到的固体吸附材料的XPS谱图。5.具体实施例方式实施例1称取葡萄糖6g、巯基乙酸lg，将两者混合均勻后，加入适量水，置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢压力釜中，在180°C烘箱内反应一段时间。取出冷却，研磨得到的固体物质， 用去离子水和乙醇洗涤，抽滤，将得到的产物烘干，过夜。经酸碱滴定测得表面羧基的含量为4. 13mmol/g。经EDS分析得S的含量为2. 63mmol/g。在pH = 1. 5时吸附Hg(II)离子的吸附容量为300mg/g。实施例2称取糠醛6g、半胱氨酸3g，将两者均勻混合后，加入适量水，置于带聚四氟乙烯衬里的不锈钢压力釜中，在180°C烘箱内反应一段时间。取出冷却，研磨得到的固体物质，并用去离子水和乙醇洗涤，抽滤，将得到的产物烘干，过夜。经酸碱滴定测得表面羧基的含量为4. 30mmol/g。经EDS分析得S的含量为4. Ommol/g。在pH = 6时吸附铅离子的吸附容量为 145mg/g。实施例3称取蔗糖6g、赖氨酸lg，将两者混合均勻后，加入适量水，置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢压力釜中，在200°C烘箱内反应一段时间。取出冷却，研磨得到的固体物质，用去离子水和乙醇洗涤，抽滤，将得到的产物烘干，过夜。经酸碱滴定测得表面氨基的含量为 2. 2mmol/g。在pH = 4时吸附Cu(II)离子的吸附容量为130mg/g，在pH = 7时吸附铬酸根的吸附容量为200mg/g。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高效去除工业废水中有害金属离子的炭质吸附材料的制备方法，其特征在于本专利技术是在温和条件下采用水热碳化法，以可溶性糖类或糠醛为碳源，用含有巯基、羧基或者氨基的化合物或氨基酸等作为添加剂直接水热碳化得到炭质吸附材料。

【技术特征摘要】
1.一种高效去除工业废水中有害金属离子的炭质吸附材料的制备方法，其特征在于本发明是在温和条件下采用水热碳化法，以可溶性糖类或糠醛为碳源，用含有巯基、羧基或者氨基的化合物或氨基酸等作为添加剂直接水热碳化得到炭质吸附材料。2.根据权利要求1所述的炭质吸附材料的制备方法，其特征在于将糖类或者糠醛与添加剂直接混合，在一定温度下进行水热反应，然后将反应得到的产物研磨，经去离子水、 醇洗涤后抽滤，烘干得到炭质吸附材料。3.根据权利要求1所述的炭质吸附材料，其特征在于所述糖类为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等可溶性糖类。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：任家文，王欢，洪叶江，刘昌立，王艳芹，卢冠忠，刘晓晖，郭耘，郭杨龙，张志刚，王筠松，龚学庆，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31