一種以小麥殼為原料制備生物吸附劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以小麥殼為原料制備生物吸附劑的方法，原始小麥殼經(jīng)預(yù)處理后，利用NaOH堿溶液浸泡處理，濾渣經(jīng)水洗至接近中性，恒溫干燥后，再用高錳酸鉀溶液對(duì)其進(jìn)行氧化處理，所得材料經(jīng)多次洗滌、過濾、恒溫烘干后即得所述產(chǎn)品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于：所選原材料為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，價(jià)廉易得，對(duì)原材料的改性所需化學(xué)試劑為常用藥品，操作步驟簡(jiǎn)便易行，所需設(shè)備臺(tái)套少，投資小，工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，所得產(chǎn)品吸附性能優(yōu)越，并且有效降低了殼類有機(jī)農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，屬于農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品資源化再利用。
【專利說明】一種以小麥殼為原料制備生物吸附劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以小麥殼為原料制備生物吸附劑的方法，具體地說是一種以小麥殼為原材料進(jìn)行預(yù)處理、堿處理及氧化處理聯(lián)合改性制備一種優(yōu)質(zhì)高效生物吸附劑的方法，屬于資源化利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，用于吸附去除水體中重金屬這一【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境中重金屬污染及其危害已經(jīng)成為全球性問題之一。重金屬鎘毒性大、分布廣且對(duì)人體和動(dòng)植物健康具有嚴(yán)重危害，鎘在低濃度情況下便可對(duì)動(dòng)植物生命組織產(chǎn)生毒性。含鎘廢水主要來自礦冶過程、電池生產(chǎn)、制革、電鍍、影片和汽車制造等行業(yè)。近年來，我國的水體及土壤重金屬問題愈發(fā)突出，局部地區(qū)出現(xiàn)的鎘米危機(jī)已逐步成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，因此，如何有效防止和修復(fù)鎘污染已受到環(huán)境保護(hù)研究者的高度關(guān)注。傳統(tǒng)的含鎘廢水處理方法主要有離子交換法、化學(xué)沉淀法、電解法、凝聚法、膜分離法和氧化還原法等，這些方法普遍存在處理效果差、花費(fèi)成本高且易造成二次污染等缺點(diǎn)。因此，尋找一種有效處理含鎘廢水的新方法新材料，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的健康可持續(xù)發(fā)展十分重要。
[0003]小麥殼是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一種副產(chǎn)品，目前主要用途為焚燒處理、堆肥還田、建筑材料等，產(chǎn)品附加值較低，且某些利用方式如焚燒處理會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。本發(fā)明采用小麥殼為原料，經(jīng)過粉碎過篩等預(yù)處理、氫氧化鈉堿處理、高錳酸鉀氧化處理等步驟制得成品生物吸附劑，提供了一種成本低廉，性能優(yōu)越，附加值高的利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品制備改性生物吸附劑的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種吸附重金屬能力較強(qiáng)的利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品小麥殼為原料制備生物吸附劑的方法。
[0005]本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品小麥殼為原料制備生物吸附劑的方法。該方法是原始小麥殼經(jīng)預(yù)處理后，利用NaOH堿溶液浸泡處理，濾渣經(jīng)水洗至接近中性，恒溫干燥后，再用高錳酸鉀溶液對(duì)其進(jìn)行氧化處理，所得材料經(jīng)多次洗滌、過濾、恒溫烘干后即得所述產(chǎn)品。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]—種以小麥殼為原料制備生物吸附劑的方法，具體包括以下步驟:
[0008](I)預(yù)處理:采用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物小麥殼，原始材料直接取自小麥加工場(chǎng)地,先人工去除明顯的雜質(zhì)，再依次利用自來水、蒸餾水和去離子水反復(fù)清洗后，在60°C恒溫條件下烘干至恒重，然后粉碎過篩，保留40-60目之間的樣品；
[0009](2)堿處理:稱取步驟(I)制得的材料，按照固液比1:10加入質(zhì)量濃度2wt%_8wt%的NaOH溶液,搖勻后在常溫下浸泡24小時(shí),每間隔2小時(shí)振蕩搖勻一次；
[0010](3)將步驟(2)中材料使用真空抽濾進(jìn)行固液分離，使用去離子水反復(fù)沖洗NaOH處理的材料，直至pH接近中性，將所得濾渣在60°C恒溫條件下烘干至恒重；[0011](4)氧化處理:稱取步驟(3)中所得的堿處理濾渣，按照固液比為1:10?1:20加入高錳酸鉀溶液，搖勻后在常溫下浸泡進(jìn)行氧化處理，每間隔I小時(shí)振蕩搖勻一次；
[0012](5)將步驟(4)中得到的材料使用真空抽濾進(jìn)行固液分離，使用去離子水反復(fù)沖洗高錳酸鉀處理后的材料，將所得濾渣在60°C恒溫條件下烘干至恒重，即得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0013]所述的方法，所述高錳酸鉀溶液濃度控制在0.5wt%_2wt%。
[0014]所述的方法，所述高錳酸鉀氧化處理浸泡時(shí)間為4?24小時(shí)。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于:所選原材料農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，價(jià)廉易得，對(duì)原材料的改性所需化學(xué)試劑為常用藥品，操作步驟簡(jiǎn)便易行，所需設(shè)備臺(tái)套少，投資小，工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，所得產(chǎn)品吸附性能優(yōu)越，并且有效降低了殼類有機(jī)農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，屬于農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品資源化再利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為原始米糠材料外壁表面放大10萬倍的掃描電鏡圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例3中所得生物吸附劑外壁表面放大10萬倍的掃描電鏡圖；
[0018]圖3為原始米糠材料橫截面放大1000倍的掃描電鏡圖；
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例3中所得生物吸附劑橫截面放大1000倍的掃描電鏡圖；
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例3中所得生物吸附劑在不同初始濃度下對(duì)鎘的吸附容量圖；
[0021]圖6為本發(fā)明實(shí)施例3中所得生物吸附劑在不同處理時(shí)間下對(duì)鎘的吸附容量圖；
[0022]圖7為本發(fā)明實(shí)施例3中所得生物吸附劑在不同初始pH下對(duì)鎘的吸附容量圖；
[0023]圖8為本發(fā)明實(shí)施例2中所得生物吸附劑在不同初始濃度下對(duì)鎘的吸附等溫模型模擬圖；
[0024]圖9為本發(fā)明實(shí)施例3中所得生物吸附劑在不同初始濃度下對(duì)鎘的吸附等溫模型模擬圖；
[0025]圖10為本發(fā)明實(shí)施例4中所得生物吸附劑在不同初始濃度下對(duì)鎘的吸附等溫模型模擬圖；
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]實(shí)施例1
[0028]一種利用小麥殼制備生物吸附劑的方法，首先選取農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品小麥殼為原料，其具體制備步驟依次為:
[0029]1、預(yù)處理:小麥殼取自農(nóng)村小麥加工場(chǎng)地，先進(jìn)行人工篩選，去除含有的少量大粒徑雜質(zhì)，將小麥殼利用自來水反復(fù)沖洗，再依次用蒸餾水、去離子水反復(fù)清洗，在60°C恒溫條件下烘干至恒重，然后粉碎過篩，保留40-60目之間的樣品。
[0030]2、堿處理:稱取步驟I制備的原始小麥殼100g，置于IOOOmL三角瓶中，加入質(zhì)量濃度為2%的NaOH溶液IOOOml(固液比為1:10)，搖勻后在常溫下浸泡24小時(shí)，每間隔2小時(shí)振蕩搖勻一次。
[0031]將堿處理后的小麥殼真空抽濾，并用去離子水反復(fù)沖洗至pH值接近中性，將濾渣在60°C下恒溫烘干至恒重。[0032]3、氧化處理:稱取所得干燥后的堿處理濾渣50g，置于IOOOml三角瓶中，加入質(zhì)量濃度為0.5%的高錳酸鉀溶液500ml，固液比為1:10，搖勻后在常溫下浸泡12小時(shí)，每間隔I小時(shí)振蕩搖勻一次。
[0033]將氧化處理后的小麥殼真空抽濾，并用去離子水反復(fù)沖洗，將濾渣在60°C下恒溫烘干至恒重，即得到改性生物吸附劑產(chǎn)品。
[0034]根據(jù)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，模擬含鎘廢水濃度控制在50-200mg/L，pH值控制在4.0-8.0，吸附劑投加量為2g/L，吸附時(shí)間為4h，直至反應(yīng)達(dá)到吸附平衡，本發(fā)明制取的小麥殼改性生物吸附劑對(duì)鎘的吸附量可達(dá)25.10mg/g。
[0035]實(shí)施例2
[0036]—種利用小麥殼制備生物吸附劑的方法,首先選取農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品小麥殼為原料，其具體制備步驟依次為:
[0037]1、預(yù)處理:小麥殼取自農(nóng)村小麥加工場(chǎng)地，先進(jìn)行人工篩選，去除含有的少量大粒徑雜質(zhì)，將小麥殼利用自來水反復(fù)沖洗，再依次用蒸餾水、去離子水反復(fù)清洗，在60°C恒溫條件下烘干至恒重，然后粉碎過篩，保留40-60目之間的樣品。
[0038]2、堿處理:稱取步驟I制備的原始小麥殼100g，置于IOOOmL三角瓶中，加入質(zhì)量濃度為8%的NaOH溶液IOOOml(固液比為1:10)，搖勻后在常溫下浸泡24小時(shí)，每間隔2小時(shí)振蕩搖勻一次。
[0039]將堿處理后的小麥殼真空抽濾，并用去離子水反復(fù)沖洗至pH值接近中性，將濾渣在60°C下恒溫烘干至恒重。
[0040]3、氧化處理:稱取所得干燥后的堿處理濾渣50g，置于IOOOml三角瓶中，加入質(zhì)量濃度為2%的高錳酸鉀溶液1000ml，固液比為1:20，搖勻后在常溫下浸泡4小時(shí)，每間隔I小時(shí)振蕩搖勻一次。
[0041]將氧化處理后的小麥殼真空抽濾，并用去離子水反復(fù)沖洗，將濾渣在60°C下恒溫烘干至恒重，即得到改性生物吸附劑產(chǎn)品。
[0042]根據(jù)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，模擬含鎘廢水濃度控制在50-200mg/L，pH值控制在4.0-8.0，吸附劑投加量為2g/L，吸附時(shí)間為4h，直至反應(yīng)達(dá)到吸附平衡，本發(fā)明制取的小麥殼改性生物吸附劑對(duì)鎘的吸附量可達(dá)50.50mg/g。
[0043]實(shí)施例3
[0044]一種利用小麥殼制備生物吸附劑的方法，首先選取農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品小麥殼為原料，其具體制備步驟依次為:
[0045]1、預(yù)處理:小麥殼取自農(nóng)村小麥加工場(chǎng)地，先進(jìn)行人工篩選，去除含有的少量大粒徑雜質(zhì)，將小麥殼利用自來水反復(fù)沖洗，再依次用蒸餾水、去離子水反復(fù)清洗，在60°C恒溫條件下烘干至恒重，然后粉碎過篩，保留40-60目之間的樣品。
[0046]2、堿處理:稱取步驟I制備的原始小麥殼100g，置于IOOOmL三角瓶中，加入質(zhì)量濃度為2%的NaOH溶液1000ml(固液比為1:10)，搖勻后在常溫下浸泡24小時(shí)，每間隔2小時(shí)振蕩搖勻一次。
[0047]將堿處理后的小麥殼真空抽濾，并用去離子水反復(fù)沖洗至pH值接近中性，將濾渣在60°C下恒溫烘干至恒重。
[0048]3、氧化處理:稱取所得干燥后的堿處理濾渣50g，置于1000ml三角瓶中，加入質(zhì)量濃度為2%的高猛酸鉀溶液500ml,固液比為1:10,搖勻后在常溫下浸泡4小時(shí),每間隔I小時(shí)振蕩搖勻一次。
[0049]將氧化處理后的小麥殼真空抽濾，并用去離子水反復(fù)沖洗，將濾渣在60°C下恒溫烘干至恒重，即得到改性生物吸附劑產(chǎn)品。
[0050]根據(jù)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，模擬含鎘廢水濃度控制在50-200mg/L，pH值控制在4.0-8.0，吸附劑投加量為2g/L，吸附時(shí)間為4h，直至反應(yīng)達(dá)到吸附平衡，本發(fā)明制取的小麥殼改性生物吸附劑對(duì)鎘的吸附量可達(dá)29.07mg/g。
[0051]實(shí)施例4
[0052]一種利用小麥殼制備生物吸附劑的方法，首先選取農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品小麥殼為原料，其具體制備步驟依次為:
[0053]1、預(yù)處理:小麥殼取自農(nóng)村小麥加工場(chǎng)地，先進(jìn)行人工篩選，去除含有的少量大粒徑雜質(zhì)，將小麥殼利用自來水反復(fù)沖洗，再依次用蒸餾水、去離子水反復(fù)清洗，在60°C恒溫條件下烘干至恒重，然后粉碎過篩，保留40-60目之間的樣品。
[0054]2、堿處理:稱取步驟I制備的原始小麥殼100g，置于IOOOmL三角瓶中，加入質(zhì)量濃度為4%的NaOH溶液IOOOml(固液比為1:10)，搖勻后在常溫下浸泡24小時(shí)，每間隔2小時(shí)振蕩搖勻一次。
[0055]將堿處理后的小麥殼真空抽濾，并用去離子水反復(fù)沖洗至pH值接近中性，將濾渣在60°C下恒溫烘干至恒重。
[0056]3、氧化處理:稱取所得干燥后的堿處理濾渣50g，置于IOOOml三角瓶中，加入質(zhì)量濃度為2%的高錳酸鉀溶液1000ml，固液比為1:20，搖勻后在常溫下浸泡24小時(shí)，每間隔I小時(shí)振蕩搖勻一次。
[0057]將氧化處理后的小麥殼真空抽濾，并用去離子水反復(fù)沖洗，將濾渣在60°C下恒溫烘干至恒重，即得到改性生物吸附劑產(chǎn)品。
[0058]根據(jù)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，模擬含鎘廢水濃度控制在50-200mg/L，pH值控制在4.0-8.0，吸附劑投加量為2g/L，吸附時(shí)間為4h，直至反應(yīng)達(dá)到吸附平衡，本發(fā)明制取的小麥殼改性生物吸附劑對(duì)鎘的吸附量可達(dá)50.00mg/g。
[0059]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種以小麥殼為原料制備生物吸附劑的方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)預(yù)處理:采用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物小麥殼，原始材料直接取自小麥加工場(chǎng)地，先人工去除明顯的雜質(zhì)，再依次利用自來水、蒸餾水和去離子水反復(fù)清洗后，在60°c恒溫條件下烘干至恒重，然后粉碎過篩，保留40-60目之間的樣品； (2)堿處理:稱取步驟(I)制得的材料，按照固液比1:10加入質(zhì)量濃度2wt%-8wt%的NaOH溶液,搖勻后在常溫下浸泡24小時(shí),每間隔2小時(shí)振蕩搖勻一次； (3)將步驟(2)中材料使用真空抽濾進(jìn)行固液分離，使用去離子水反復(fù)沖洗NaOH處理的材料，直至PH接近中性，將所得濾渣在60°C恒溫條件下烘干至恒重； (4)氧化處理:稱取步驟(3)中所得的堿處理濾渣，按照固液比為1:10?1:20加入高錳酸鉀溶液，搖勻后在常溫下浸泡進(jìn)行氧化處理，每間隔I小時(shí)振蕩搖勻一次； (5)將步驟(4)中得到的材料使用真空抽濾進(jìn)行固液分離，使用去離子水反復(fù)沖洗高錳酸鉀處理后的材料，將所得濾渣在60°C恒溫條件下烘干至恒重，即得到目標(biāo)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高錳酸鉀溶液濃度控制在0.5wt%_2wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高錳酸鉀氧化處理浸泡時(shí)間為4?24小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK103464112SQ201310426528
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月14日
【發(fā)明者】鄧仕槐, 粱東旭, 王成明, 王莉淋, 肖鴻, 沈飛, 李黎, 李遠(yuǎn)偉, 張延宗, 楊新瑤, 羅春燕, 白林 申請(qǐng)人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)