本發(fā)明涉及凈水領(lǐng)域，尤其涉及了一種能夠吸附水中重金屬的納米MgO活性炭的制備方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)作為飲用水水源的地表水主要為河流、湖泊及水庫(kù)，對(duì)這幾類(lèi)水體的監(jiān)測(cè)分析表明，這些地表水已經(jīng)受到了諸如鉛、鎘等重金屬的污染。鉛、鎘等重金屬易通過(guò)食物鏈而被生物富集，構(gòu)成對(duì)生物和人體健康的嚴(yán)重威脅。水源水的污染不僅給生物和人體健康帶來(lái)了較大的危害，而且對(duì)自來(lái)水廠(chǎng)傳統(tǒng)的凈水工藝和水質(zhì)造成很大影響。隨著人民生活質(zhì)量的不斷提高，檢測(cè)分析手段的進(jìn)步，人們對(duì)飲用水水質(zhì)的要求將更加嚴(yán)格，相應(yīng)的供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高。因此，如何有效地去除飲用水中的鉛、鎘等重金屬，已成為當(dāng)下一個(gè)急需解決的環(huán)境問(wèn)題。

MgO作為一種堿劑，更正確地說(shuō)作為一種具有極強(qiáng)的緩沖性能和高效化學(xué)吸附性能的堿劑，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。近年來(lái)有關(guān)鎂劑在不同領(lǐng)域中應(yīng)用的研發(fā)活動(dòng)十分活躍，而在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用排居榜首。如在印染廢水、酸性廢水處理，尤其在重金屬離子脫除方面顯示出優(yōu)良的效果，被譽(yù)為綠色環(huán)保藥劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)去除飲用水中的鉛、鎘等重金屬的問(wèn)題，提供了一種吸附重金屬的納米MgO活性炭的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決：

吸附重金屬的納米MgO活性炭的制備方法，其特征在于其包括以下步驟：

步驟a：將活性炭浸泡于稀硝酸中，然后用水和無(wú)水乙醇交替清洗，除去表面附著物，曬干、晾干或在60～80℃下烘干，去除活性炭表面或空隙中的多余水分，備用；

步驟b：以Mg(NO₃)₂·6H₂O作為生成MgO的前驅(qū)體，以去離子水為溶劑配成無(wú)色透明的Mg(NO₃)₂水溶液；

步驟c：將工序步驟a處理后的活性炭加入到步驟b處理后的Mg(NO₃)₂水溶液中，攪拌混合均勻；

步驟d：稱(chēng)取一定量尿素作為生成MgO的堿液，將其配成尿素水溶液，而后將配置好的尿素水溶液滴入步驟c處理后的溶液中，攪拌；

步驟e：將步驟d處理后的活性炭曬干、晾干或在60～80℃下烘干；

步驟f：將步驟e處理后的活性炭放入煅燒爐中煅燒后即得吸附重金屬的納米MgO活性炭，煅燒可以使MgO成特殊晶型從而具有強(qiáng)吸附重金屬能力。

作為優(yōu)選，步驟a中無(wú)水乙醇和水的體積比為1:3～1:1，清洗時(shí)間均為1h。

作為優(yōu)選，步驟a稀硝酸的濃度為0.1M，其中100g活性炭用此種稀硝酸1L進(jìn)行清洗，浸泡時(shí)間為0.5～2h。

作為優(yōu)選，步驟c中由水浴鍋控制加熱，使得溫度在45-50℃下攪拌2.5～5.5h，因?yàn)樵诖藴囟认驴梢允筂g(NO₃)₂水溶液充分吸附在活性炭表面或空隙內(nèi)。

作為優(yōu)選，步驟d中將配置好的尿素水溶液滴入步驟c處理后的溶液后調(diào)節(jié)通過(guò)0.01M NaOH調(diào)節(jié)pH至8.0～10.0，在此pH范圍內(nèi)能使Mg(NO₃)₂完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，是形成MgO的先決條件。

作為優(yōu)選，步驟f中煅燒工藝為以3～5℃/min的升溫速率升溫至350～400℃，并保溫1.5～4.5h。

本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果：

本發(fā)明通過(guò)化學(xué)沉淀法將花型納米MgO負(fù)載于活性炭表面或空隙，其不僅可以保持納米材料的固有特性而且可以增強(qiáng)其穩(wěn)定性，能夠高效吸附飲用水中的重金屬鉛和鎘。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1中第一種測(cè)定方法的折線(xiàn)圖。

圖2是實(shí)施例1中第二種測(cè)定方法的折線(xiàn)圖。

圖3是實(shí)施例1中第三種測(cè)定方法的折線(xiàn)圖。

圖4是實(shí)施例1中第四種測(cè)定方法的折線(xiàn)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

吸附重金屬的納米MgO活性炭的制備方法，其包括以下步驟：

步驟a：將10g活性炭浸泡于濃度為0.1M，容量為100mL的稀硝酸中，浸泡時(shí)間為0.5h，然后用水和無(wú)水乙醇交替清洗，其中無(wú)水乙醇和水的體積比為1:3，清洗時(shí)間均為0.5h，以除去表面附著物，在60℃下烘干備用；

步驟b：以Mg(NO₃)₂·6H₂O為前驅(qū)體，以去離子水為溶劑配成0.1M的Mg(NO₃)₂水溶液；

步驟c：將工序步驟a處理后的活性炭加入到步驟b處理后的Mg(NO₃)₂水溶液中，在45℃水浴下攪拌混合均勻，攪拌時(shí)間為2.5h；

步驟d：稱(chēng)取1.2g尿素，配成濃度為0.2M的尿素水溶液，而后將配置好的尿素水溶液滴入步驟c處理后的溶液中，攪拌并利用0.01M NaOH進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，使pH至8.0～10.0；

步驟e：將步驟d處理后的活性炭曬干；

步驟f：將步驟e處理后的活性炭放入煅燒爐中煅燒，以3℃/min的升溫速率升溫至350℃，并保溫1.5h后即得吸附重金屬的納米MgO活性炭。

采用該吸附重金屬的納米MgO活性炭去除飲用水中重金屬：用去離子水配制含重金屬鉛或鎘的原水，經(jīng)電磁流量計(jì)調(diào)節(jié)流速后，經(jīng)納米花型MgO材料后出水，分別取原水和出水檢測(cè)其前后重金屬濃度的變化情況，具體測(cè)定方法分為如下幾種：

第一種，分別配置初始重金屬鉛濃度5mg/L、10mg/L以及15mg/L的原水，經(jīng)納米MgO活性炭后出水，進(jìn)水流速為100mL/min，在預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)取水檢測(cè)其鉛濃度的變化情況，具體結(jié)果見(jiàn)圖1。

第二種，分別配置初始重金屬鎘濃度5mg/L、10mg/L以及15mg/L的原水，經(jīng)納米MgO活性炭后出水，進(jìn)水流速為100mL/min，在預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)取水檢測(cè)其鎘濃度的變化情況，具體結(jié)果見(jiàn)圖2。

第三種，配置初始重金屬鉛濃度5mg/L的原水，經(jīng)納米MgO活性炭后出水，設(shè)置進(jìn)水流速分別為1000mL/min、2000mL/min，在預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)取水檢測(cè)其鉛濃度的變化情況，具體結(jié)果見(jiàn)圖3。

第四種，配置初始重金屬鎘濃度5mg/L的原水，經(jīng)納米MgO活性炭后出水，設(shè)置進(jìn)水流速分別為1000mL/min、2000mL/min，在預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)取水檢測(cè)其鎘濃度的變化情況，具體結(jié)果見(jiàn)圖4。

綜上可知，納米MgO活性炭對(duì)重金屬鉛、鎘的去除能力與流速無(wú)關(guān)，而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，流速往往是限制材料應(yīng)用的一個(gè)重要因素，納米MgO活性炭對(duì)重金屬鉻、砷的吸附能力不會(huì)隨流速變化而發(fā)生顯著變化，因此在設(shè)計(jì)凈水裝置時(shí)是不需要考慮流速，此材料有極強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用空間。另外，此材料制備及應(yīng)用操作簡(jiǎn)單，極易工業(yè)化，所以在飲用水去除重金屬領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

實(shí)施例2

同實(shí)施例1，所不同的是其步驟為：

步驟a：將10g活性炭浸泡于濃度為0.1M，容量為100mL的稀硝酸中，浸泡時(shí)間為2h，然后用水和無(wú)水乙醇交替清洗，其中無(wú)水乙醇和水的體積比為1:1，清洗時(shí)間均為2h，以除去表面附著物，晾干備用；

步驟b：以Mg(NO₃)₂·6H₂O為前驅(qū)體，以去離子水為溶劑配成0.1M Mg(NO₃)₂水溶液；

步驟c：將工序步驟a處理后的活性炭加入到步驟b處理后的Mg(NO₃)₂水溶液中，在50℃水浴下攪拌混合均勻，攪拌時(shí)間為5.5h；

步驟d：稱(chēng)取1.2g尿素，配成濃度為0.2M的尿素水溶液，而后將配置好的尿素水溶液滴入步驟c處理后的溶液中，攪拌并利用0.01M NaOH進(jìn)行調(diào)節(jié)pH至8.0～10.0；

步驟e：將步驟d處理后的活性炭80℃下烘干；

步驟f：將步驟e處理后的活性炭放入煅燒爐中煅燒，以5℃/min的升溫速率升溫至400℃，并保溫4.5h后即得吸附重金屬的納米MgO活性炭。

總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專(zhuān)利的涵蓋范圍。