一種利用稻殼灰生產吸附劑的方法及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用稻殼灰生產吸附劑的方法及其應用。本發明是以鈦酸正丁酯為原料，采用溶膠-凝膠法將納米二氧化鈦與稻殼灰復合后形成吸附劑，以此吸附劑吸附并降低廢水中的Cr6+的含量。本發明方法生產吸附劑，對開發利用稻殼有著重要的意義。本發明生產的吸附劑，對含鉻廢水有著較好的處理效果，在常溫下，對于初始濃度為50mg·L－1的含鉻廢水，pH值在較寬范圍內，投加量為6g·L－1時，去除率可達到85％左右，與普通活性炭相比，效率明顯提高。
【專利說明】一種利用稻殼灰生產吸附劑的方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及稻殼資源的開發和利用，具體涉及一種利用稻殼灰生產吸附劑的方法。
【背景技術】
[0002]稻殼是稻谷加工的副產品，我國稻殼資源相當豐富，但利用程度較低，大部分作為廢物丟棄或者低級燃料使用。因此對于稻殼資源的開發和利用一直是人們感興趣的課題。稻殼中含有豐富的固定碳，開發利用稻殼有著重要的意義。本發明將稻殼經過煅燒后的稻殼灰作為二氧化鈦載體，以有效提高二氧化鈦的光催化活性，且便于回收利用。發明是以鈦酸正丁酯為原料，采用溶膠-凝膠法將納米二氧化鈦與稻殼灰復合后形成吸附劑，以此吸附劑吸附并降低廢水中的Cr6+的含量。
【發明內容】
[0003]本發明提供了一種利用稻殼灰生產吸附劑的方法，本發明是以鈦酸正丁酯為原料，采用溶膠-凝膠法將納米二氧化鈦與稻殼灰復合后形成吸附劑，以此吸附劑吸附廢水中的Cr6+。
[0004]本發明采用的技術方案如下:
[0005]一種利用稻殼灰生產吸附劑的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006](I)將稻殼經酸洗、水洗、干燥和煅燒后制得稻殼灰，待用；
[0007](2)將9-llml鈦酸正丁酯加入到50_56ml的無水乙醇中，攪拌均勻后，加入2_3g待用的稻殼灰；
[0008](3)然后將上述溶液加速攪拌，緩慢加入到9-llml的乙醇水溶液(5ml95%乙醇，5ml水，用硝酸調節pH至I左右)，攪拌28-32min后，停止攪拌，靜置；
[0009](4)靜置陳化一天后，得到溶膠，將溶膠放進100_106°C烘箱中烘干，然后取出放入坩堝中，研磨成粉狀，再放入馬福爐中，500-520°C連續煅燒4-6h，即可制得稻殼灰/TiO2復合吸附劑。
[0010]所述的利用稻殼灰生產吸附劑的方法，其特征在于:
[0011]步驟(3)所述的乙醇水溶液的配制體積比為V乙醇:V水=1:1，其中乙醇選用95%乙醇。
[0012]本發明方法制得的吸附劑在處理含鉻廢水中的應用。
[0013]有益效果
[0014]本發明方法生產吸附劑，對開發利用稻殼有著重要的意義。本發明將稻殼經過煅燒后形成的稻殼灰作為二氧化鈦載體，有效提高了二氧化鈦的光催化活性，且便于回收利用稻殼。本發明生產的吸附劑，對含鉻廢水有著較好的處理效果，在常溫下，對于初始濃度為50mg.L —1的含鉻廢水，PH值在較寬范圍內，投加量為6g.L — 1時，去除率可達到85%左右，與普通活性炭相比，效率明顯提高。【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為對稻殼灰/TiO2復合吸附劑進行X-射線衍射分析的衍射圖。
[0016]圖2為稻殼灰/TiO2復合吸附劑的表面形貌。
[0017]由圖2可以看出:復合吸附劑顆粒呈不規則狀，粒度分布不均勻，而顆粒外貌帶有谷殼的特征，顆粒表面光滑，大孔發達。
[0018]圖3為光催化反應示意圖。
[0019]圖4為稻殼灰/TiO2和普通活性炭靜態吸附曲線。
[0020]圖5為稻殼灰/TiO2吸附Cr6 +的pH影響曲線圖。
[0021]圖6為含鉻廢水中稻殼灰/TiO2投加量的影響曲線圖。
[0022]實驗部分
[0023]1.1實驗材料
[0024]稻殼(淮南市毛集克福米面有限公司)；鈦酸正丁酯AR (國藥集團化學試劑有限公司)；二苯碳酰二肼；K2Cr207 ;其它試劑均為分析純。
[0025]1.2稻殼灰/TiO2復合吸附劑的制備
[0026]將稻殼經酸洗、水洗、干燥和煅燒后制得稻殼灰待用。將IOml鈦酸正丁酯加入到55ml的無水乙醇中，攪拌均勻后，加入2g待用的稻殼灰，然后將上述溶液加速攪拌，緩慢加入乙醇水溶液(5ml95%乙醇，5ml水，用硝酸調節pH至I左右)，攪拌30min。靜置陳化一天后，把溶膠放至105°C烘箱中烘干，再取出已烘干的溶膠放入坩堝中，研磨成粉狀，放入馬福爐中，510°C連續煅燒5h，即可制得稻殼灰/TiO2復合吸附劑。
[0027]1.3實驗儀器
[0028]X衍射儀(日本島津-6000，銅靶)；日本Hitachi公司X650掃描電鏡(日本Hitachi公司)；723分光光度計(上海精密科學儀器有限公司)；馬福爐。
[0029]2結果與討論
[0030]2.1稻殼灰/TiO2復合吸附劑結構的表征
[0031]對稻殼灰/TiO2復合吸附劑進行X-射線衍射分析，其衍射圖見圖1。
[0032]對照TiO2 銳鈦相 JCPDS N0.21-1272 和金紅石相 JCPDS N0.21-1276 的 X 衍射標準圖可以看出，樣品在 2 Θ 角 25.4604ο、37.9652。,48.1680° ,54.0456° ,55.1381°、62.7934°、62.7934°等處出現銳鈦礦相X-射線衍射峰。
[0033]2.圖2稻殼灰/TiO2復合吸附劑的表面形貌
[0034]2.3含鉻廢水的吸附處理
[0035]2.3.1實驗裝置
[0036]實驗所用的模擬廢水，采用分析純K2Cr2O7,以去離子水配制Cr ( VI)溶液，Cr(VI)初始濃度為50mg.L —、用5mol.L — 1的H2SO4或Imol.L — 1的NaOH調節溶液pH值。鉻的濃度分析根據文獻測定[5](這句話沒有列出文獻，)，得到吸光度A與濃度C的關系，擬合此標準曲線為:A =- 0.00256 + 0.67407C，相關系數r=0.99988。
[0037]Cr(VI)吸附去除率=[(C 0- C )/ C 0] X 100%,其中C。表示吸附前水樣中Cr(VI)的質量濃度，C表示吸附后水樣中Cr( VI)的質量濃度.[0038]含鉻廢水與吸附劑的光催化反應在如圖3的反應器中進行。反應器為三層同心圓管的石英容器，中間空筒內懸有375 W中壓汞燈光源，內層夾套為冷卻水套管，外套管為反應器夾套，底部通入空氣。每次可裝入含有吸附劑的懸浮反應液600ml，反應開始前，混合液攪拌30min,實驗時，先打開光源使其穩定5~7min后，將混合器中的含鉻廢液轉入反應管中，同時開啟空氣泵計時，每隔IOmin取樣離心分離，取上清液測定其濃度。
[0039]1.反應管2.冷卻水套管3.電源4.光源
[0040]2.3.2稻殼灰/TiO2和普通活性炭靜態吸附性能比較
[0041]在常溫下，實驗采用稻殼灰/TiO2和普通活性炭吸附兩種不同的吸附方法，考察其對Cr (VI)的吸附能力。含鉻廢水初始濃度SOmg-L-1,吸附劑用量2.0g，
[0042]由圖4可知，稻殼灰/TiO2復合吸附120min后，去除率能達到85%左右，明顯高于市場銷售的普通活性炭的吸附能力。說明稻殼灰/TiO2吸附能力較強，實驗取得成功。
[0043]2.3.3稻殼灰/TiO2吸附Cr6 +的適宜條件討論[0044]2.3.3.1pH 的影響
[0045]實驗測定了 25°C下pH值分別為2，4，6，8，10時，稻殼灰/TiO2對Cr6+的吸附量。
[0046]由圖5可知，稻殼灰/TiO2復合吸附劑在不同的pH下均可達到較好的吸附率，達到85%左右，pH值范圍較寬，所制備稻殼灰/TiO2復合吸附劑可作為去除Cr6+的良好吸附劑。
[0047]2.3.3.2投加量的影響
[0048]在常溫下，考察投加量分別為Sg^L — 1*L —Ug ^L-1Jg —S8g.L — 1時稻殼灰/TiO2對Cr6+的吸附量。
[0049]從圖6可以看到，隨著稻殼灰/TiO2投加量的增大，稻殼灰/TiO2對Cr6 +的去除率隨之增加，當投加量小于6g *L — 1時去除率增加較快，大于6g *L — 1時，去除率增加不明顯。考慮到處理成本和去除效果，本實驗稻殼活性炭的最佳投加量選用6g.L — 1。
[0050]結論:以鈦酸正丁酯為原料，采用溶膠-凝膠法將納米二氧化鈦與稻殼灰復合后形成吸附劑，對含鉻廢水有著較好的處理效果，在常溫下，對于初始濃度為50mg.L —1的含鉻廢水，PH值在較寬范圍內，投加量為6g.L —1時，去除率可達到85%左右，與普通活性炭相比，效率明顯提高。
【權利要求】
1.一種利用稻殼灰生產吸附劑的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將稻殼經酸洗、水洗、干燥和煅燒后制得稻殼灰，待用； (2)將9-1Iml鈦酸正丁酯加入到50-56ml的無水乙醇中，攪拌均勻后，加入2_3g待用的稻殼灰； (3)然后將上述溶液加速攪拌，緩慢加入到9-1Iml的乙醇水溶液，攪拌28-32min后，停止攪拌，靜置； (4)靜置陳化I天后，得到溶膠，將溶膠放進100-106°C烘箱中烘干，然后取出放入坩堝中，研磨成粉狀，再放入馬福爐中，500-520°C連續煅燒4-6h，即可制得稻殼灰/ TiO2復合吸附劑。
2.根據權利要求1所述的利用稻殼灰生產吸附劑的方法，其特征在于: 步驟(3)所述的乙醇水溶液的配制體積比為Vis:V*=1:1，其中乙醇選用95%乙醇。
3.如權利要求1所述的利用稻殼灰生產吸附劑的方法制得的吸附劑在處理含鉻廢水中的應用。
【文檔編號】C02F1/28GK103949211SQ201410134716
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】汪德進 申請人:安慶師范學院