一種重金屬球形炭吸附劑的制備方法
【專利摘要】一種重金屬球形炭吸附劑的制備方法，其特征在于：以漂白闊葉漿堿法提取的戊聚糖為原料，純水為溶劑，經(jīng)歷高溫高壓水熱條件處理后，離心分離得到深棕色固體產(chǎn)物，為含有豐富的酸性含氧官能團(tuán)的炭球，將棕色固體產(chǎn)物用蒸餾水、無水乙醇洗滌數(shù)次至濾液澄清，真空干燥后得到球形炭重金屬吸附劑。本操作工藝的主要特點(diǎn)是制漿造紙副產(chǎn)物提取的戊聚糖為原料，環(huán)保廉價(jià)易得，水為溶劑，反應(yīng)無需添加改性劑和進(jìn)一步氧化，經(jīng)歷脫水，縮合，芳構(gòu)化，炭化形成含有大量羥基，羧基等含氧官能團(tuán)的產(chǎn)物，能與金屬離子產(chǎn)生螯合作用，可以作為高性能吸附劑吸附重金屬離子Pb（Ⅱ）和Cd（Ⅱ），本法采用的水熱反應(yīng)操作過程簡單，成本低廉，具有優(yōu)良的吸附效果。
【專利說明】一種重金屬球形炭吸附劑的制備方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及納米材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種重金屬球形炭吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]重金屬離子引起的水污染是全球面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的環(huán)境問題，鉻，鎳，鎘以及鉛是引起水污染的主要重金屬離子，其中，鎘和鉛的含量通常最高，對(duì)人類健康危害最大。根據(jù)世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)，飲用水中鎘和鉛的最高含量不能高于0.003和0.01mg/g。目前用于去除重金屬離子的方法主要包括膜分離，酸堿中和，沉降等方法，但成本較高，周期性長且反應(yīng)難以控制限制了其廣泛的商業(yè)應(yīng)用。碳質(zhì)材料吸附作用能克服上述缺點(diǎn)，是凈化水使水能夠重復(fù)利用的理想方法。
[0003]碳質(zhì)材料吸附主要包括兩部分，通過孔結(jié)構(gòu)發(fā)生的范德華力引起的物理吸附，以及表面官能團(tuán)反應(yīng)引起的化學(xué)吸附。對(duì)于水溶液中的金屬離子吸附，吸附劑表面酸性含氧官能團(tuán)起著重要作用，能夠促進(jìn)溶劑和吸附劑間的陽離子交換以及配位絡(luò)合作用。因此，探索一種簡單易行、環(huán)保的方法制備表面富含官能團(tuán)的新型碳質(zhì)材料具有重要意義。生物質(zhì)經(jīng)水熱炭化處理是一種有效的制備球形碳的方法，產(chǎn)物有一定的孔結(jié)構(gòu)同時(shí)表面富含大量含氧官能團(tuán)。
[0004]美國專利(US7670492B2)介紹了一種制備有機(jī)-陶瓷復(fù)合材料用作吸附劑去除水中金屬離子的方法，反應(yīng)將功能化的硅烷前驅(qū)體及它的共聚物通過與交聯(lián)硅烷及其共聚物混合或者交聯(lián)硅烷混合兩種手段，得到有機(jī)-陶瓷復(fù)合材料，探討了對(duì)液體中金屬離子的去除能力，結(jié)果表明，吸附劑主要通過將金屬離子還原成金屬的方法去除離子，對(duì)銅、鎘、汞有很好的選擇性吸附性能，反應(yīng)涉及有機(jī)試劑，同時(shí)生成的金屬仍然很難分離，對(duì)水體有很大的污染。
[0005]美國專利(US4203868A)介紹了一種吸附金屬離子碳的制備方法，以橡膠、煤或該類含碳物質(zhì)為原料，與含硫原料混合加熱到120°C，得到含碳的粒子，用堿金屬氫氧化物高溫處理，得到碳質(zhì)吸附劑，對(duì)銀、汞、鎘、銅離子均顯示出很好的吸附性能，該法涉及兩步高溫處理,增加了反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)難度。
[0006]美國專利(US20040180788A1)介紹了一種可以除去汞的碳質(zhì)吸附劑的制備方法，用表面帶負(fù)凈電荷的蛋白質(zhì)處理活性炭得到表面帶負(fù)電荷的碳材料，通過化學(xué)鍍法在表面鍍上一層金，金與汞能夠形成化學(xué)的汞合金，達(dá)到去除汞的目的，該法選擇性吸附汞，使用面較窄同時(shí)涉及貴金屬金，增加了反應(yīng)的成本。
[0007]韓國專利(KR100872960)介紹了一種多孔重金屬吸附劑的制備方法，將有機(jī)溶劑與鐵或者錳化合物混合得到其泥漿狀的混合物，加熱處理，使鐵和錳能夠有效吸附在有機(jī)聚合物上，經(jīng)過干燥、冷卻得到維持聚合物和金屬性質(zhì)的復(fù)合物，篩選金屬粒子分布均勻的產(chǎn)物，除去雜質(zhì)得到目標(biāo)產(chǎn)物，可以用于污水的凈化處理。反應(yīng)涉及有機(jī)試劑成本高，同時(shí)金屬離子聚集不易呈均勻分布，影響吸附劑的性能。[0008]
【發(fā)明者】劉守新, 李偉, 吳瓊, 劉麗華, 張雙雙 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué), 劉守新