本發(fā)明屬于環(huán)境科學(xué)與資源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及重金屬?gòu)U水的處理方法，具體是一種以玉米葉和蘆葦葉為原料的新型高效重金屬吸附劑、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，重金屬離子通過(guò)不同的途徑進(jìn)入到空氣和環(huán)境中，通過(guò)植物和生產(chǎn)不斷富集，形成重金屬污染。重金屬是水質(zhì)污染中的主要污染物之一，具有毒性，進(jìn)入水體后，能被活的生物體所吸收，如果人體重金屬的攝入量超過(guò)了限值，能引起各種健康疾病。因此，含有重金屬的廢水必須加以處理之后才能夠排放，并且重金屬的污染治理已經(jīng)越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注。

目前處理重金屬?gòu)U水的有效分離工藝有化學(xué)沉淀法、生物吸附法、電解法等多種方法。但這些技術(shù)的應(yīng)用受到了工藝和經(jīng)濟(jì)的限制。吸附法主要是利用具有高比表面積結(jié)構(gòu)或者特殊官能基團(tuán)的吸附材料對(duì)水中重金屬離子進(jìn)行吸附。其作為傳統(tǒng)的重金屬?gòu)U水處理方法具有操作簡(jiǎn)便、效率高、能耗低、無(wú)二次污染、投資費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是去除水中重金屬最有應(yīng)用前景的方法。

近年來(lái)，許多專(zhuān)利都是利用果皮、污泥、活性炭、納米材料等原材料來(lái)吸附重金屬離子(申請(qǐng)?zhí)枺?01610450710.3、201510615561.7、201610329094.6、201610442997.5)，但這些原材料來(lái)源并不廣泛，部分原材料價(jià)格也不夠低廉，原材料的改性劑較多，改性過(guò)程復(fù)雜，吸附過(guò)程耗能高。對(duì)于在工廠排廢中的實(shí)際應(yīng)用性并不是很好，因此，在生產(chǎn)排廢過(guò)程中，缺乏簡(jiǎn)單而有效的去除重金屬離子的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所用的玉米秸稈和蘆葦原料，來(lái)源相當(dāng)豐富，并且其熱值比較低、營(yíng)養(yǎng)含量也不高，大量的玉米秸稈被焚燒或丟棄，造成極大浪費(fèi)。玉米秸稈和蘆葦具有生物親和性和可降解性，較大的比表面積、發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和豐富的表面官能團(tuán)使其具有一定的吸附性能，經(jīng)過(guò)改性劑處理之后，可增加生物吸附劑的吸附能力。

具體的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

稱(chēng)取烘干的玉米葉或蘆葦葉粉末，按照粉末和堿性化合物溶液的固液比為1g：5～7mL的比例，加入質(zhì)量百分濃度為5～10g/L堿性化合物溶液，20～100℃水浴20～80min，取出后過(guò)濾，清洗后將烘干。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，具體的，所述玉米葉或蘆葦葉粉末的制備方法為將玉米葉或蘆葦葉清洗后，干燥、磨碎后過(guò)20～80目篩，獲得粉末烘成絕干。優(yōu)選的篩網(wǎng)為40～60目篩。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，具體的，最優(yōu)的粉末和堿性化合物溶液的固液比為1g：6mL。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，具體的，所述堿性化合物溶液為氫氧化鈉溶液。最佳質(zhì)量百分濃度為5g/L。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，具體的，所述玉米葉對(duì)應(yīng)的水浴溫度為40～60℃，水浴時(shí)間為20min。玉米葉對(duì)應(yīng)去除水溶液Pb²⁺的水浴溫度為60℃，對(duì)應(yīng)去除水溶液中的Cr³⁺的水浴溫度為40℃，水浴時(shí)間都為20min。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，具體的，所述蘆葦葉對(duì)應(yīng)的水浴溫度為20℃，水浴時(shí)間40min。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，具體的，所述清洗為用去離子水清洗至中性。

本發(fā)明的另一方面在于利用上文所述方法制備的新型高效重金屬吸附劑，以及所述的吸附劑在吸附廢水中重金屬離子中的應(yīng)用。

本發(fā)明對(duì)以玉米葉和蘆葦葉等原料進(jìn)行改性，來(lái)制備重金屬吸附劑吸附廢水中的重金屬離子，原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，是一種新型低成本的重金屬吸附劑。本發(fā)明的吸附劑具有吸附能力強(qiáng)、吸附率高的優(yōu)點(diǎn)，是一種高效的重金屬吸附劑。其制備工藝操作簡(jiǎn)單，能耗低，采用的是節(jié)能綠色環(huán)保新工藝，有效解決重金屬污染問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1：堿性改性劑處理原材料前后對(duì)Cd²⁺的吸附效果對(duì)比圖

圖2：堿性改性劑處理原材料前后對(duì)Pb²⁺的吸附效果對(duì)比圖

圖3：堿性改性劑處理原材料前后對(duì)Cr³⁺的吸附效果對(duì)比圖

a.以蘆葦為原料，用堿性化合物溶液進(jìn)行改性，對(duì)重金屬?gòu)U水中Cd²⁺的吸附效果最佳。

b.以玉米葉為原料，用堿性化合物溶液進(jìn)行改性，對(duì)重金屬?gòu)U水中Pb²⁺、Cr³⁺的吸附效果最佳。

具體實(shí)施方式

下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行等同替換或改變均屬于本發(fā)明保護(hù)范疇。

實(shí)施例1

(1)將玉米葉和蘆葦葉清洗后，干燥、磨碎后過(guò)40～60目篩，獲得粉末烘成絕干。

(2)分別稱(chēng)取烘干的玉米葉和蘆葦葉各10g，裝入100mL耐壓瓶中，加入60mL配制好的質(zhì)量百分濃度為5g/L氫氧化鈉溶液(粉末和氫氧化鈉溶液的固液比為1g：6mL)，放入水浴鍋中水浴，將處理過(guò)的玉米葉和蘆葦葉分別進(jìn)行水浴，玉米葉對(duì)應(yīng)去除水溶液Pb²⁺的水浴溫度為60℃，對(duì)應(yīng)去除水溶液中的Cr³⁺的水浴溫度為40℃，水浴時(shí)間都為20min，蘆葦葉對(duì)應(yīng)的水浴溫度為20℃，水浴時(shí)間40min。

(3)取出步驟(2)水浴過(guò)后的樣品，分別留下內(nèi)容固體，用玻璃濾器過(guò)濾，用去離子水清洗至中性，然后將固體烘干，最后，分別裝入密封袋備用。

實(shí)施例2

(1)將玉米葉和蘆葦葉清洗后，干燥、磨碎后過(guò)40～60目篩，獲得粉末烘成絕干。

(2)分別稱(chēng)取烘干的玉米葉和蘆葦葉各10g，裝入100mL耐壓瓶中，加入55mL配制好的質(zhì)量百分濃度為10g/L氫氧化鈉溶液(粉末和氫氧化鈉溶液的固液比為1g：5.5mL)，將處理過(guò)的玉米葉和蘆葦葉分別進(jìn)行水浴，玉米葉對(duì)應(yīng)去除水溶液Pb²⁺的水浴溫度為60℃，對(duì)應(yīng)去除水溶液中的Cr³⁺的水浴溫度為40℃，水浴時(shí)間20min，蘆葦葉對(duì)應(yīng)的水浴溫度為20℃，水浴時(shí)間40min。

(3)取出步驟(2)水浴過(guò)后的樣品，留下內(nèi)容固體，用玻璃濾器過(guò)濾，用去離子水清洗至中性，然后將固體烘干，最后，分別裝入密封袋備用。

實(shí)施例3

(1)將玉米葉和蘆葦葉清洗后，干燥、磨碎后過(guò)40～60目篩，獲得粉末烘成絕干。

(2)分別稱(chēng)取烘干的玉米葉和蘆葦葉各10g，裝入100mL耐壓瓶中，加入50mL配制好的質(zhì)量百分濃度為5g/L氫氧化鈉溶液(粉末和氫氧化鈉溶液的固液比為1g：5mL)，將處理過(guò)的玉米葉和蘆葦葉分別進(jìn)行水浴，玉米葉對(duì)應(yīng)去除水溶液Pb²⁺的水浴溫度為60℃，對(duì)應(yīng)去除水溶液中的Cr³⁺的水浴溫度為40℃，水浴時(shí)間20min，蘆葦葉對(duì)應(yīng)的水浴溫度為40℃，水浴時(shí)間40min。

(3)取出步驟(2)水浴過(guò)后的樣品，留下內(nèi)容固體，用玻璃濾器過(guò)濾，用去離子水清洗至中性，然后將固體烘干，最后，分別裝入密封袋備用。

實(shí)施例4

(1)將玉米葉和蘆葦葉清洗后，干燥、磨碎后過(guò)40～60目篩，獲得粉末烘成絕干。

(2)分別稱(chēng)取烘干的玉米葉和蘆葦葉各10g，裝入100mL耐壓瓶中，加入70mL配制好的質(zhì)量百分濃度為8g/L氫氧化鈉溶液(粉末和氫氧化鈉溶液的固液比為1g：7mL)，將處理過(guò)的玉米葉和蘆葦葉分別進(jìn)行水浴，玉米葉對(duì)應(yīng)去除水溶液Pb²⁺的水浴溫度為60℃，對(duì)應(yīng)去除水溶液中的Cr³⁺的水浴溫度為40℃，水浴時(shí)間20min，蘆葦葉對(duì)應(yīng)的水浴溫度為40℃，水浴時(shí)間40min。

(3)取出步驟(2)水浴過(guò)后的樣品，留下內(nèi)容固體，用玻璃濾器過(guò)濾，用去離子水清洗至中性，然后將固體烘干，最后，分別裝入密封袋備用。

實(shí)施例5

檢測(cè)實(shí)施例1所述兩份樣品對(duì)重金屬離子的吸附效果實(shí)驗(yàn)：

1.分別配制一定濃度的Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺重金屬離子溶液。

250mg/L鉛溶液：稱(chēng)取0.4g硝酸鉛，加10mL 1.0moL/L硝酸(取濃硝酸6.9mL定容到100mL即可)，全部溶解后，移入1000mL容量瓶中，加水至刻度，搖勻，貯存在玻璃塞的瓶中。

250mg/L鉻(III)溶液：稱(chēng)取0.8g氯化鉻或1.28g六水氯化鉻在燒杯中，加少量水?dāng)嚢柚寥芙?，定容?000mL，然后貯存在玻璃塞的瓶中。

250mg/L鎘溶液：稱(chēng)取0.5g硫酸鎘于燒杯中，溶于少量水后，移入1000mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻，貯存在玻璃塞的瓶中。

2.分別稱(chēng)取實(shí)施例1步驟(3)所得的樣品，各1g樣品放入100mL三角瓶中，分別加入50mL上述配好重金屬離子溶液，放入設(shè)定溫度為25℃和轉(zhuǎn)速為100r/min的搖床中搖2小時(shí)。到達(dá)設(shè)定時(shí)間后取出、過(guò)濾，收集液體放入樣品瓶中，然后分別檢測(cè)步驟(3)所得的樣品，各自的Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺的原子吸收量。

步驟(3)所得的樣品，各自的Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺的原子吸收量檢測(cè)結(jié)果如圖1～3，其中，通過(guò)分析可知：

圖1為堿性改性劑處理原材料前后對(duì)Cd²⁺的吸附效果對(duì)比圖。橫坐標(biāo)是經(jīng)過(guò)堿性改性劑處理前及處理后的玉米葉和蘆葦葉兩種吸附劑，縱坐標(biāo)是用上述吸附劑為原料對(duì)水溶液中的Cd²⁺吸附后所得的吸附率。從圖中可以看出，改性劑處理后的吸附率明顯比處理前提升很多，尤其是蘆葦葉，經(jīng)過(guò)改性劑處理后的蘆葦葉吸附率更是高達(dá)86％。

圖2為堿性改性劑處理原材料前后對(duì)Pb²⁺的吸附效果對(duì)比圖。橫坐標(biāo)是經(jīng)過(guò)堿性改性劑處理前及處理后的玉米葉和蘆葦葉兩種吸附劑，縱坐標(biāo)是用上述吸附劑為原料對(duì)水溶液中的Pb²⁺吸附后所得的吸附率。顯而易見(jiàn)，無(wú)論處理前還是處理后，玉米葉的對(duì)Pb²⁺的吸附效果都明顯好于蘆葦葉，而處理后的玉米葉的吸附率更是高達(dá)95％。

圖3為堿性改性劑處理原材料前后對(duì)Cr³⁺的吸附效果對(duì)比圖。橫坐標(biāo)是經(jīng)過(guò)堿性改性劑處理前及處理后的玉米葉和蘆葦葉兩種吸附劑，縱坐標(biāo)是用上述吸附劑為原料對(duì)水溶液中的Cr³⁺吸附后所得的吸附率。顯而易見(jiàn)，經(jīng)過(guò)改性劑處理后的玉米葉和蘆葦葉，其吸附率都有明顯提高，而玉米葉的吸附率更是高達(dá)95％。