一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，將玉米芯粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡,再用水洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素，加入聚丙烯酸鈉和水，在溫度為70?90℃下干燥1?2h，得改性玉米芯粉；取滸臺粉和硫脲加入超聲波攪拌器，再加入適量水進行超聲反應，將反應后的糊狀物干燥，得改性滸臺粉；將改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵和殼聚糖，再加入水調成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設備，在溫度為100?120℃下微波干燥2?3h，冷卻至室溫，研磨，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。本發明吸附劑具有原料來源廣泛、成本低廉、比表面積大、吸附容量大、吸附效率高、制備工藝簡單等優點，對廢水鋅離子具有很好的吸附性能。
【專利說明】
一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及吸附材料技術領域，具體是一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著重金屬工業的發展、重金屬廢水未加處理的任意排放，導致了重金屬 離子在自然水體中的含量日益增加，由此所導致的水污染事件頻頻發生。重金屬是造成環 境污染問題的重要原因之一，當重金屬進入到環境中，是不能被生物降解為無害物質的，同 時水中的懸浮顆粒通過對重金屬離子的吸附和沉淀作用，使得水體重金屬長期污染就此產 生。更有甚者，存在于生物體內的重金屬經過累積、富集，還參與生物圈循環，危害人體健 康，是對生態環境危害極大的一類污染物。水體重金屬污染已經成為了全社會關注的一個 世界性的的環境問題。
[0003] 鋅是一種在地球上儲量較為豐富的重金屬資源。我國鋅礦資源儲量居世界第二 位，鋅資源并廣泛應用于現代工業生產如冶煉、制藥及食品行業之中。鋅是人體健康不可缺 少的元素，它廣泛存在于人體肌肉及骨骼中，但是含量甚微，如果超量就會發生嚴重后果。 含鋅廢水的主要來源為電鍍廢水它的排放對人體健康和工農業活動具有嚴重危害，具有持 久性、毒性大、污染嚴重等危害，一旦進入環境后不能被生物降解，大多數參與食物鏈循 環，并最終在生物體內積累，破壞生物體正常生理代謝活動，危害人體健康。因此，如何經濟 有效地處理含鋅廢水便成為我國重要的研究方向之一。
[0004] 含鋅廢水的處理方法包括化學沉淀法、混凝沉淀法、離子交換法、吸附法等。由于 吸附法具有工藝流程簡單、處理效果好、可操作性強等優點，因此在處理含鋅廢水中得到廣 泛的應用。其中活性炭作為一種有效的廢水處理吸附劑可用于大多數重金屬、有機分子的 除去且吸附能力強，只是活性炭資源有限，大批量治理廢水造價高，壽命短，再生操作費用 高，較難在經濟尚不發達的地區得到廣泛的應用。現有的高分子吸附劑、利用廢棄物制備的 吸附劑和復合吸附劑等也存在成本高、吸附效率低、易產生二次污染等問題。因此，如何提 高吸附劑的吸附效率和減少使用過程中造成的二次污染問題是當今的研究熱點。
【發明內容】
[0005] 本發明針對現有吸附劑存在的問題，提供一種比表面積大、吸附容量大、吸附效率 高、成本低、制備工藝簡單、安全環保的除鋅吸附劑。
[0006] 為了實現以上目的，本發明是通過以下技術方案實現： 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，是以質量比為100:8-12:40-60:5-10:4-7: 5-10的玉米芯、聚丙烯酸鈉、滸臺粉、硫脲、磁性氧化鐵和殼聚糖作為原料，通過微波加熱法 制成吸附劑:所述方法具體操作步驟如下： (1)將100份玉米芯粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉3-5h，再用水洗滌玉米芯粉 至中性，得玉米芯纖維素;在玉米芯纖維素中加入8-12份聚丙烯酸鈉，加入100-120份水，在 溫度為70-90°C下干燥1-2h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉40-60份和硫脲5-10份加入超聲波攪拌器，再加入適量水進行超聲反應， 將反應后的糊狀物置于80-100 °C的烘箱中加熱干燥1 _2h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵4-7份和殼聚糖5-10份，再加入水調成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設備，在溫度為100_120°C下微波干燥2-3h，冷卻至室溫，研磨，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0007] 優選的，以上步驟(1)是將玉米芯粉碎至40-60目。
[0008] 優選的，以上所述氫氧化鈉的濃度為3-5mol/L。
[0009]優選的，以上所述滸臺粉是將新鮮滸臺粉洗凈，干燥至含水量為10%，再粉碎至80 目，即得滸臺粉。
[0010] 優選的，以上步驟（2)所述的超聲反應是在超聲頻率為40-60kHz下超聲反應30-60min〇
[0011] 優選的，以上所述磁性氧化鐵的粒徑為60目。
[0012] 優選的，以上步驟(3)所述微波的功率為200-300W。
[0013] 優選的，以上步驟⑶所述研磨是將物料研磨至粒徑為0 ? 5-1 ? 0mm〇
[0014] 與現有技術相比，本發明的優點和有益效果為： 1、本發明制備的吸附劑具有原料來源廣泛、成本低廉、比表面積大、吸附容量大、吸附 效率高、制備工藝簡單、環保易降解等優點，對鋅離子具有很好的吸附性能，在工業廢水處 理中具有廣闊的市場前景。
[0015] 2、本發明以農作物廢棄物玉米芯作為主要原料，不僅原料來源廣泛，價格低廉，還 能實現廢棄物的資源化回收利用。
[0016] 3、本方法利用氫氧化鈉和聚丙烯酸鈉對玉米芯進行改性，可以去除玉米芯的色 素、木質素和半纖維素等物質，由于聚丙烯酸鈉分子鏈上具有大量的羧基等活性基團，具有 吸附鋅離子的作用，提高吸附劑的吸附性能。
[0017] 4、本發明以分布廣泛、繁殖速度快、生長周期短的滸苔作為原料，不但為滸臺災害 提供了有效處理途徑，滸臺的多空結構可為重金屬提供有效地吸附位點，同時滸臺富含蛋 白質、多糖及粗纖維等多種大分子物質，含有大量的羥基、羧基和氨基等官能團，可與鋅離 子發生較為完全的絡合反應，從而達到更好的吸附效果。
[0018] 5、本方法采用超聲波處理滸臺粉，能夠快速破碎植物的細胞壁，使更多的內部功 能團暴露出來與金屬離子結合，對廢水鋅離子的吸附效果顯著提高。
[0019] 6、本發明采用硫脲對滸臺粉進行改性，可以使吸附劑賦予更大的比表面積和吸附 容量，提高吸附劑對鋅離子的吸附性能。
[0020] 7、本方法在吸附劑的制備中加入磁性氧化鐵，可提高吸附劑的吸附容量大和吸附 效率。
[0021] 8、本發明采用微波法加熱，具有加熱速度快、受熱體系溫度均勻、耗能低等優點。
[0022] 9、本發明方法制得的吸附劑具有良好的吸附性能，其中吸附劑的比表面積為240- 280m2/g，對鋅離子的吸附率達到98%以上。
【具體實施方式】
[0023]下面將結合具體實施例對本發明進一步說明，但不限于本發明的保護范圍。
[0024] 實施例1 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將100kg玉米芯粉碎，加入濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉3h，再用水 洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素;在玉米芯纖維素中加入8kg聚丙烯酸鈉，加入100kg 水，在溫度為70°C下干燥2h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉50kg和硫脲8kg加入超聲波攪拌器，再加入100kg水，在超聲頻率為40kHz 下超聲反應60min，將反應后的糊狀物置于80°C的烘箱中加熱干燥2h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵5kg和殼聚糖5kg， 再加入水調成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設備，在功率為200W、溫度為100 °C下微波干燥 3h，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為0.5_，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0025] 實施例2 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將100kg玉米芯粉碎，加入濃度為3mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉5h，再用水 洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素；在玉米芯纖維素中加入10kg聚丙烯酸鈉，加入 120kg水，混合均勻，在溫度為80 °C下干燥1.5h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉40kg和硫脲5kg加入超聲波攪拌器，再加入100kg水，在超聲頻率為50kHz 下超聲反應45min，將反應后的糊狀物置于90°C的烘箱中加熱干燥1.5h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵4kg和殼聚糖8kg， 再加入水調成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設備，在功率為250W、溫度為120 °C下微波干燥 2h，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為0.5_，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0026] 實施例3 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將100kg玉米芯粉碎，加入濃度為3mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉5h，再用水 洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素；在玉米芯纖維素中加入10kg聚丙烯酸鈉，加入 120kg水，混合均勻，在溫度為90 °C下干燥lh，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉60kg和硫脲10kg加入超聲波攪拌器，再加入150kg水，在超聲頻率為60kHz 下超聲反應30min，將反應后的糊狀物置于100°C的烘箱中加熱干燥1.5h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵7kg和殼聚糖9kg， 再加入水調成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設備，在功率為300W、溫度為100 °C下微波干燥 3h，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為1.0_，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0027] 實施例4 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將100kg玉米芯粉碎，加入濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉3h，再用水 洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素；在玉米芯纖維素中加入12kg聚丙烯酸鈉，加入 120kg水，混合均勻，在溫度為80 °C下干燥2h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉50kg和硫脲10kg加入超聲波攪拌器，再加入120kg水，在超聲頻率為40kHz 下超聲反應60min，將反應后的糊狀物置于90°C的烘箱中加熱干燥2h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵5kg和殼聚糖10kg， 再加入水調成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設備，在功率為250W、溫度為100 °C下微波干燥 3h，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為1.0_，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0028] 以下對實施例1-4制得的吸附劑進行吸附性能的測定。其中采用比表面積測定吸 附劑的比表面積。采用原子吸收分光光度法測定鋅離子的濃度，再根據以下公式計算出吸 附率，測定結果如下表所示。
[0029] r)=(C〇-Ci)X100% /Co 其中Co、Ci為廢水中鋅離子吸附前后的含量(mg/L)，g為吸附率。
[0030] 從測定結果可以看出，本發明制備的吸附劑具有較大的比表面積，對鋅離子的吸 附率達到98%以上，在鎘離子廢水處理中具有廣闊的應用前景。
[0031] 以上內容不能認定本發明具體實施只局限于這些說明，對于本發明所屬技術領域 的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應 當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護范圍。
【主權項】
1. 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：是以質量比為100 :8-12: 40-60 : 5-10 :4-7 : 5-10的玉米芯、聚丙稀酸鈉、消1臺粉、硫脲、磁性氧化鐵和殼聚糖作為原 料，通過微波加熱法制成吸附劑:所述方法具體操作步驟如下： (1) 將100份玉米芯粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉3-5h，再用水洗滌玉米芯粉 至中性，得玉米芯纖維素;在玉米芯纖維素中加入8-12份聚丙烯酸鈉，加入100-120份水，在 溫度為70_90°C下干燥l_2h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉40-60份和硫脲5-10份加入超聲波攪拌器，再加入適量水進行超聲反應， 將反應后的糊狀物置于80-100 °C的烘箱中加熱干燥1 _2h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵4-7份和殼聚糖5-10份，再加入水調成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設備，在溫度為100_120°C下微波干燥2-3h，冷卻至室溫，研磨，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。2. 根據權利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟（1)是 將玉米芯粉碎至40-60目。3. 根據權利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于:所述氫氧化 鈉的濃度為3-5mol/L。4. 根據權利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于:所述滸臺粉 是將新鮮滸臺粉洗凈，干燥至含水量為10%，再粉碎至80目，即得滸臺粉。5. 根據權利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟(2)所 述的超聲反應是在超聲頻率為40_60kHz下超聲反應30-60min。6. 根據權利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于:所述磁性氧 化鐵的粒徑為60目。7. 根據權利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟(3)所 述微波的功率為200-300W。8. 根據權利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟(3)所 述研磨是將物料研磨至粒徑為0.5-1.0_。
【文檔編號】B01J20/24GK106000348SQ201610618408
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月1日
【發明人】凌雪木
【申請人】廣西南寧桂爾創環保科技有限公司