一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，是將劍麻渣粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡4?6h,再用水洗滌劍麻渣至中性，在劍麻渣纖維素中加入聚丙烯酸鈉，加入水，在溫度為70?80℃下干燥2?3h，得改性劍麻渣；取鼠尾藻粉和硫脲加入超聲波攪拌器，再加入適量水進行超聲反應，將反應后的糊狀物置于的烘箱中加熱干燥，得改性鼠尾藻粉；將上述改性劍麻渣、改性鼠尾藻粉加入攪拌器，加入石墨烯和木薯淀粉，再加入水調成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設備，在溫度為80?120℃下微波60?90min，冷卻至室溫，研磨，即得銅離子吸附劑。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180?250m2/g，對銅離子的吸附率達到95%以上。
【專利說明】
一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及吸附材料技術領域，具體是一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備 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] 銅對人體造血細胞生長，人體某些酶的活動及內分泌腺功能均有影響。如攝入過 量的銅，就會刺激消化系統，引起腹痛、嘔吐。Cu過量會刺激消化系統，長期過量促使肝硬 化。皮膚接觸銅化合物，可發生皮炎和濕疹，在接觸高濃度銅合物時可發生皮膚壞死。銅對 低等生物和農作物毒性較大，其濃度達0.1~〇.2mg/L即可使魚類致死。對于農作物，銅可 使植物吸收養分的機能受到阻礙，植物吸收銅離子后，即固定于根部皮層。灌溉水中含銅 較高時，即在土壤和作物中積累，可使作物枯死。正是由于銅對人體健康的嚴重危害和環 境污染等問題日趨嚴重，因此，如何經濟有效地處理含銅廢水便成為我國重要的研究方向 之一。
[0004] 含銅工業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，因此在處理工業廢水重金 屬銅中得到廣泛的應用。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、安全環保的用于去除工業廢水中銅離子的吸附劑。
[0006] 為了實現以上目的，本發明是通過以下技術方案實現： 一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，是以質量比為100:8-12:40-50:5-10: 5-10:10-15的劍麻渣、聚丙烯酸鈉、鼠尾藻粉、硫脲、石墨烯和木薯淀粉作為原料，通過微波 加熱法制成吸附劑，具體操作步驟如下： (1) 將100份劍麻渣粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡4-6h，再用水洗滌劍麻渣至中性，得劍 麻渣纖維素;在劍麻渣纖維素中加入8-12份聚丙烯酸鈉，再加入100-150份水，混合均勻，在 溫度為70_80°C下干燥2-3h，得改性劍麻渣； (2) 取鼠尾藻粉40-50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70-90 °C的烘箱中加熱干燥I _2h，得改性鼠尾藻粉； (3) 將上述改性劍麻渣、改性鼠尾藻粉加入攪拌器，加入石墨烯5-10份和木薯淀粉10-15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80-120 °C下微波60-90min，冷卻至室溫，研磨，即得銅離子吸附劑。
[0007] 優選的，以上步驟(1)是將劍麻渣粉碎至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，以上所述鼠尾藻粉是將新鮮鼠尾藻洗凈，干燥至含水量為10%，再粉碎至 100目，即得鼠尾藻粉。
[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，以上步驟(3)所述微波的功率為200-300W。
[0012] 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
[0013] 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，對銅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。
[0014] 2、本發明以農作物廢棄物劍麻渣作為主要原料，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，擴大了劍麻渣的應用價值。
[0015] 3、本方法利用氫氧化鈉和聚丙烯酸鈉對劍麻渣進行改性，可以去除劍麻渣的色 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 吸附金屬離子的作用，提高吸附劑的吸附性能。
[0016] 4、本發明以分布廣泛、繁殖速度快、生長周期短的鼠尾藻作為原料，鼠尾藻的多空 結構可為重金屬提供有效地吸附位點，同時鼠尾藻富含蛋白質、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，可與重金屬離子發生較為完全的絡合反 應，從而達到更好的吸附效果。
[0017] 5、本方法采用超聲波處理鼠尾藻粉，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，對廢水重金屬銅離子的吸附效果顯著提高。
[0018] 6、本發明采用硫脲對鼠尾藻粉進行改性，可以使吸附劑賦予更大的比表面積和吸 附容量，提高吸附劑對銅離子的吸附性能。
[0019] 7、本方法在吸附劑的制備過程中加入石墨烯，可提高吸附劑的比表面積和吸附容 量大。
[0020] 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。
[0021] 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180-250m2/g，對銅離子的吸附率達到95%以上。
【具體實施方式】
[0022]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。
[0023] 實施例1 一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將IOOkg劍麻渣粉碎至40目，加入濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡4h，再用水洗 滌劍麻渣至中性，得劍麻渣纖維素；在劍麻渣纖維素中加入8kg聚丙烯酸鈉，再加入IOOkg 水，混合均勻，在溫度為70 °C下干燥3h，得改性劍麻渣； (2) 取鼠尾藻粉40kg和硫脲5kg加入超聲波攪拌器，再加入80kg水在超聲頻率為50kHz 下超聲反應30min，將反應后的糊狀物置于70°C的烘箱中加熱干燥2h，得改性鼠尾藻粉； (3) 將上述改性劍麻渣、改性鼠尾藻粉加入攪拌器，加入石墨烯8kg和木薯淀粉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200W、溫度為100°C下微波80min， 冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為0.5mm，即得銅離子吸附劑。
[0024] 實施例2 一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將IOOkg劍麻渣粉碎至40目，加入濃度為3mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡6h，再用水洗 滌劍麻渣至中性，得劍麻渣纖維素;在劍麻渣纖維素中加入IOkg聚丙烯酸鈉，再加入150kg 水，混合均勻，在溫度為80 °C下干燥2.5h，得改性劍麻渣； (2) 取鼠尾藻粉50kg和硫脲8kg加入超聲波攪拌器，再加入IOOkg水在超聲頻率為40kHz 下超聲反應30min，將反應后的糊狀物置于80°C的烘箱中加熱干燥2h，得改性鼠尾藻粉； (3) 將上述改性劍麻渣、改性鼠尾藻粉加入攪拌器，加入石墨烯IOkg和木薯淀粉12kg， 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 60min，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為0.5_，即得銅離子吸附劑。
[0025] 實施例3 一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將IOOkg劍麻渣粉碎至60目，加入濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡6h，再用水洗 滌劍麻渣至中性，得劍麻渣纖維素;在劍麻渣纖維素中加入12kg聚丙烯酸鈉，再加入120kg 水，混合均勻，在溫度為80 °C下干燥2.5h，得改性劍麻渣； (2) 取鼠尾藻粉45kg和硫脲IOkg加入超聲波攪拌器，再加入IOOkg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lh，得改性鼠尾藻 粉； (3) 將上述改性劍麻渣、改性鼠尾藻粉加入攪拌器，加入石墨烯8kg和木薯淀粉15kg，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120°C下微波80min， 冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為1.0mm，即得銅離子吸附劑。
[0026] 實施例4 一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，具體操作步驟如下： (1)將IOOkg劍麻渣粉碎至60目，加入濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡5h，再用水洗 滌劍麻渣至中性，得劍麻渣纖維素;在劍麻渣纖維素中加入12kg聚丙烯酸鈉，再加入120kg 水，混合均勻，在溫度為80 °C下干燥2h，得改性劍麻渣； (2) 取鼠尾藻粉40kg和硫脲8kg加入超聲波攪拌器，再加入80kg水在超聲頻率為50kHz 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lh，得改性鼠尾藻粉； (3) 將上述改性劍麻渣、改性鼠尾藻粉加入攪拌器，加入石墨烯8kg和木薯淀粉12kg，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110°C下微波80min， 冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為1.0mm，即得銅離子吸附劑。
[0027] 吸附劑的使用方法為:在室溫條件下，將Ig的吸附劑投入IL含有銅離子的廢水中， 控制pH為6.5,在轉速為300r/min下攪拌30min，分離出吸附劑，即可去除工業廢水中銅離 子。
[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銅離子的濃度，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) X 100% /Co 其中Co、Ci為廢水中銅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，對銅離子的吸 附率達到95%以上，在銅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. 一種去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，其特征在于:是以質量比為1〇〇:8_ 12:40-50:5-10 :5-10:10-15的劍麻渣、聚丙烯酸鈉、鼠尾藻粉、硫脲、石墨烯和木薯淀粉作 為原料，通過微波加熱法制成吸附劑，具體操作步驟如下： 將100份劍麻渣粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡4-6h，再用水洗滌劍麻渣至中性，得劍麻 渣纖維素;在劍麻渣纖維素中加入8-12份聚丙烯酸鈉，再加入100-150份水，混合均勻，在溫 度為70-80°C下干燥2-3h，得改性劍麻渣； 取鼠尾藻粉40-50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70-90 °C的烘箱中加熱干燥1 _2h，得改性鼠尾藻粉； 將上述改性劍麻渣、改性鼠尾藻粉加入攪拌器，加入石墨烯5-10份和木薯淀粉10-15 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80-120 °C下微波60-90min， 冷卻至室溫，研磨，即得銅離子吸附劑。2. 根據權利要求1所述去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，其特征在于：步驟 (1) 是將劍麻渣粉碎至40-60目。3. 根據權利要求1所述去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，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所述去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，其特征在于:所述鼠 尾藻粉是將新鮮鼠尾藻洗凈，干燥至含水量為10%，再粉碎至100目，即得鼠尾藻粉。5. 根據權利要求1所述去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，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所述去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，其特征在于：步驟 (3) 所述微波的功率為200-300W。7. 根據權利要求1所述去除工業廢水中銅離子的吸附劑制備方法，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】B01J20/30GK106040198SQ201610618409
【公開日】2016年10月26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