專利名稱：酸解制備生物質(zhì)吸附劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸附劑，尤其涉及一種酸解制備生物質(zhì)吸附劑。
技術(shù)背景隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)有機(jī)微污染(如PAHs、 PCBs、芳香硝基化合物) 日趨嚴(yán)重，其中痕量的有機(jī)污染物常具高生物積累性、"三致"效應(yīng)，而且當(dāng)前的 處理技術(shù)難以有效去除此類有機(jī)污染物，對(duì)人群健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。尋找經(jīng)濟(jì) 高效、適合于有機(jī)污染處理的新型吸附劑已成為了環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域關(guān)注的 焦點(diǎn)之一，其中涉及活性炭、有機(jī)黏土、三油酸甘油酯-活性炭復(fù)合吸附劑等， 但對(duì)環(huán)境友好的生物吸附劑的開發(fā)和應(yīng)用幾乎沒有。生物吸附劑(biosorbent)最早被用來吸附廢水中的重金屬離子，所以傳統(tǒng) 定義為具有從重金屬廢液中吸附分離重金屬能力的生物質(zhì)及其衍生物。早期的 生物吸附劑主要指微生物，如放線菌、酵母菌、霉菌以及藻類，后來拓展到動(dòng) 植物碎片等無生命的生物質(zhì)。與其他吸附劑相比，生物吸附劑的原料取自于自 然或者人類廢棄的生物質(zhì)，來源豐富，綠色環(huán)保，且具有成本低廉的優(yōu)勢(shì)，因 此引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。目前公開發(fā)表的生物吸附劑，絕大部分均 用于吸附重金屬。國(guó)內(nèi)關(guān)于生物吸附劑的專利已公開19個(gè)，其中18個(gè)均用于 重金屬的吸附，1個(gè)用于吸附空氣中的多環(huán)芳烴。隨著研究的深入和技術(shù)的發(fā)展， 生物吸附劑的應(yīng)用范圍逐漸被拓廣，近來也被用于石油、染料、殺蟲劑等難降 解有機(jī)物的分離和富集。國(guó)外已有專利采用細(xì)菌和酵母作為生物吸附劑處理石 油類污染水，使用松果等生物質(zhì)處理染料廢水等等。然而常規(guī)的生物吸附劑都 沒有經(jīng)改性而直接使用，吸附處理效果有限，特別是處理有機(jī)污染物。生物質(zhì)包括農(nóng)業(yè)生物質(zhì)，如稻草、小麥秸、玉米秸、豆秸、油菜秸、棉花 秸類植物秸稈。目前，我國(guó)每年產(chǎn)生6億多噸農(nóng)業(yè)秸稈，其中80%左右被廢棄或 燃燒，不僅浪費(fèi)了大量能源，嚴(yán)重污染大氣，危害人民群眾健康，許多地區(qū)廢棄 的秸稈己成為一種公害，亟待解決。研究表明，只需要經(jīng)過簡(jiǎn)單處理，生物質(zhì) 的吸附效果能顯著提高，可開發(fā)成生物質(zhì)吸附劑，用于處理廢水中有機(jī)污染物， 實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化，達(dá)到"以廢治廢"目標(biāo)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種酸解制備生物質(zhì)吸附劑。 酸解制備生物質(zhì)吸附劑的方法包括如下步驟1) 干燥、粉碎廢棄生物質(zhì)，過篩20-100目；2) 將過篩生物質(zhì)投加在0.5-6.0 mol/L的鹽酸溶液中酸解，其中生物質(zhì)的重 量百分含量為1-10%，酸解溫度為70-100°C，酸解時(shí)間為1-12小時(shí)，經(jīng)洗滌、 過濾、烘干、粉碎、過篩20-100目，得到生物質(zhì)吸附劑。所述的生物質(zhì)為廢棄果皮、秸稈、稻殼、花生殼、松針、木屑、樹皮、樹 木枯枝、玉米芯或廢棄茶葉。所述的酸解溫度為80-95°C，酸解時(shí)間為4-8小時(shí)。 酸解制備生物質(zhì)吸附劑用于吸附有機(jī)污染物。所述的有機(jī)污染物為多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二噁英、有機(jī)氯農(nóng)藥、硝基化 合物、苯系物或爆炸物。酸解制備生物質(zhì)吸附劑的使用方法是按照0.01-0.1%重量百分含量的比例投 加上述生物質(zhì)吸附劑至反應(yīng)器中，攪拌30-120分鐘，沉淀。所述的廢水處理后的生物質(zhì)吸附劑經(jīng)脫水、晾干后，于200-350'C和限制氧 氣下再生1-6小時(shí)。本發(fā)明屬于農(nóng)副產(chǎn)品廢物的二次資源化，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于制備材料源自天 然、儲(chǔ)量豐富、無毒害作用，制備流程簡(jiǎn)單、成本低廉，吸附材料的凈化效果 顯著，吸附處理后，易回收再生利用。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的原理為以非活體生物質(zhì)為原料，通過酸性改性，去除其中極性組 分如纖維素和半纖維素，暴露出強(qiáng)的吸附點(diǎn)位(芳香組分)和吸附相(脂肪組 分)，提高生物質(zhì)吸附劑的吸附性能，應(yīng)用于高效吸附處理飲用水源或廢水中的 有機(jī)污染物。 實(shí)施例1(1) 干燥、粉碎秸桿廢棄生物質(zhì)，過篩20目；(2) 將100g過篩后的廢棄生物質(zhì)投加到反應(yīng)器，加入1L的0.5 mol/L鹽酸 溶液，于7(TC溫度下酸解1小時(shí)，處理后的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、烘干、粉碎、 過篩20目，則制得生物質(zhì)吸附劑SB-1。實(shí)施例2(1) 干燥、粉碎秸桿廢棄生物質(zhì)，過篩IOO目；(2) 將100g過篩后的廢棄生物質(zhì)投加到反應(yīng)器，加入10L的6.0 mol/L鹽 酸溶液，于100。C溫度下酸解6小時(shí)，處理后的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、烘干、粉碎、 過篩100目，則制得生物質(zhì)吸附劑SB-2。實(shí)施例3(1) 干燥、粉碎秸桿廢棄生物質(zhì)，過篩50目；(2) 將100g過篩后的廢棄生物質(zhì)投加到反應(yīng)器，加入4L的3.0 mol/L鹽酸 溶液，于IO(TC溫度下酸解12小時(shí)，處理后的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、烘干、粉碎、 過篩50目，則制得生物質(zhì)吸附劑SB-3。實(shí)施例4(1) 干燥、粉碎果皮廢棄生物質(zhì)，過篩IOO目；(2) 將100g過篩后的廢棄生物質(zhì)投加到反應(yīng)器，加入5L的6.0 mol/L鹽酸 溶液，于100'C溫度下酸解6小時(shí)，處理后的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、烘干、粉碎、 過篩100目，則制得生物質(zhì)吸附劑SB-4。實(shí)施例5(1) 干燥、粉碎樹皮廢棄生物質(zhì)，過篩IOO目；(2) 將100g過篩后的廢棄生物質(zhì)投加到反應(yīng)器，加入5L的6.0 mol/L鹽酸 溶液，于100'C溫度下酸解6小時(shí)，處理后的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、烘干、粉碎、 過篩100目，則制得生物質(zhì)吸附劑SB-5。實(shí)施例6(1) 干燥、粉碎松針廢棄生物質(zhì)，過篩IOO目；(2) 將100g過篩后的廢棄生物質(zhì)投加到反應(yīng)器，加入5L的6.0 mol/L鹽酸 溶液，于100'C溫度下酸解6小時(shí)，處理后的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、烘干、粉碎、 過篩100目，則制得生物質(zhì)吸附劑SB-6。實(shí)施例7(1) 干燥、粉碎茶葉廢棄生物質(zhì)，過篩IOO目；(2) 將100g過篩后的廢棄生物質(zhì)投加到反應(yīng)器，加入5L的6.0 mol/L鹽酸 溶液，于10(TC溫度下酸解6小時(shí)，處理后的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、烘干、粉碎、 過篩100目，則制得生物質(zhì)吸附劑SB-7。實(shí)施例8取2.5mg生物質(zhì)吸附劑(如BS-l~BS-7)與10mL的菲溶液(土水比約為1: 4000)加入10mL的樣品瓶中，25。C下振蕩2小時(shí)。菲的濃度范圍0.001-1.0 )ig/mL。實(shí)驗(yàn)測(cè)得菲的去除率>99%。 實(shí)施例9取1 mg生物質(zhì)吸附劑(如BS-l BS-7)與100mL的二惡英溶液(土水比 為l: 100000)加入10mL的樣品瓶中，25'C下振蕩2小時(shí)，二惡英的去除率>99%。 實(shí)施例10取1 mg生物質(zhì)吸附劑(如BS-l BS-7)與10mL的多氯聯(lián)苯溶液(土水比 為l: 10000)加入10mL的樣品瓶中，25。C下振蕩2小時(shí)，多氯聯(lián)苯的去除率 >99%。 實(shí)施例11取10mg生物質(zhì)吸附劑(如BS-l BCS-7)與10mL的硝基苯溶液(土水比 為1: 1000)加入10mL的樣品瓶中，25'C下振蕩24小時(shí)(吸附達(dá)到平衡)。硝 基苯的濃度范圍0-1600 pg/mL。實(shí)驗(yàn)測(cè)得硝基苯的去除率大于95%。其中硝基 苯的最高吸附量可達(dá)180mg/g。 實(shí)施例12取廢水處理后的吸附有PAHs的生物質(zhì)吸附劑(如BS-l BS-7),經(jīng)濾干后， 于300'C和限制氧氣條件下處理6小時(shí)，得到再生的生物質(zhì)吸附劑，同時(shí)熱分解 被吸附的有機(jī)污染物；回收的生物質(zhì)吸附劑重新用于有機(jī)廢水處理，效果不降 低。實(shí)施例12取廢水處理后的吸附有PAHs的生物質(zhì)吸附劑(如BS-l BS-7),經(jīng)濾干后， 于34(TC和限制氧氣條件下處理4小時(shí)，得到再生的生物質(zhì)吸附劑，同時(shí)熱分解 被吸附的有機(jī)污染物；回收的生物質(zhì)吸附劑重新用于有機(jī)廢水處理，效果不降 低。實(shí)施例13取廢水處理后的吸附有硝基類芳香化合物的生物質(zhì)吸附劑(如BS-l BS-7)， 經(jīng)濾干后，于30(TC和限制氧氣條件下處理4小時(shí)，得到再生的生物質(zhì)吸附劑， 同時(shí)熱分解被吸附的有機(jī)污染物；回收的生物質(zhì)吸附劑重新用于有機(jī)廢水處理， 效果不降低。 實(shí)施例13取廢水處理后的吸附有PCBs的生物質(zhì)吸附劑(如BS-l BS-7),經(jīng)濾干后， 于40(TC和限制氧氣條件下活化處理3小時(shí)，回收生物碳質(zhì)吸附劑，同時(shí)熱分解 被吸附的有機(jī)污染物；回收后的生物碳質(zhì)吸附劑重新用于有機(jī)廢水處理，效果 不降低。
權(quán)利要求
1.一種酸解生物質(zhì)吸附劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)干燥、粉碎廢棄生物質(zhì)，過篩20-100目；2)將過篩生物質(zhì)投加在0.5-6.0mol/L的鹽酸溶液中酸解，其中生物質(zhì)的重量百分含量為1-10％，酸解溫度為70-100℃，酸解時(shí)間為1-12小時(shí)，經(jīng)洗滌、過濾、烘干、粉碎、過篩20-100目，得到生物質(zhì)吸附劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸解生物質(zhì)吸附劑的制備方法，其特征在于 所述的生物質(zhì)為廢棄果皮、秸稈、稻殼、花生殼、松針、木屑、樹皮、樹木枯 枝、玉米芯或廢棄茶葉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸解生物質(zhì)吸附劑的制備方法，其特征在于 所述的酸解溫度為80-95°C，酸解時(shí)間為4-8小時(shí)。
4. 一種如權(quán)利要求1所述方法酸解制備生物質(zhì)吸附劑的用途，其特征在于 用于吸附有機(jī)污染物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種酸解制備生物質(zhì)吸附劑的用途，其特征在于 所述的有機(jī)污染物為多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二噁英、有機(jī)氯農(nóng)藥、硝基化合物、 苯系物或爆炸物。
6. —種如權(quán)利要求1所述方法酸解制備生物質(zhì)吸附劑的使用方法，其特征 在于按照0.01-0.1%重量百分含量的比例投加上述生物質(zhì)吸附劑至反應(yīng)器中，攪 拌30-120分鐘，沉淀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種酸解制備生物質(zhì)吸附劑的使用方法，其特征 在于所述的廢水處理后的生物質(zhì)吸附劑經(jīng)脫水、晾干后，于200-35(TC和限制氧 氣下再生1-6小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種酸解制備生物質(zhì)吸附劑。包括如下步驟(1)干燥、粉碎廢棄生物質(zhì)，過篩20-100目；(2)將過篩后的廢棄生物質(zhì)投加到反應(yīng)器，加入0.5-6.0mol/L的鹽酸溶液，生物質(zhì)的重量百分含量為1-10％；(3)于70-100℃溫度下酸解1-12小時(shí)，處理后的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、烘干、粉碎、過篩20-100目，則制得生物質(zhì)吸附劑；(4)制得的生物質(zhì)吸附劑用于去除廢水或飲用源水中的持久性有機(jī)污染物，處理后的生物質(zhì)吸附劑在200-400℃和限氧條件下再生回用。本發(fā)明屬于農(nóng)副產(chǎn)品廢物的二次資源化，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于制備材料源自天然、儲(chǔ)量豐富、無毒害作用，制備流程簡(jiǎn)單、成本低廉，吸附材料的凈化效果顯著，吸附處理后，易回收再生利用。
文檔編號(hào)B01J20/30GK101306356SQ20081006262
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者李云桂, 陳再明, 陳寶梁 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)