專利名稱：改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理技術領域的制備方法，特別是一種改性植物纖維性 廉價生物吸附劑的制備方法。
技術背景近年來，吸附法成為一種被看好的重金屬污水處理方法?；钚蕴烤褪且环N優(yōu) 秀的吸附材料。但由于活性炭的成本高，人們越來越關注尋找廉價的吸附劑。這 些廉價的吸附劑包括沸石、粘土等天然物質(zhì)，飛灰、爐渣等工業(yè)廢棄物，還有秸 稈、果皮等農(nóng)林廢棄物。這些廢棄物成本低，其處理不當還會造成環(huán)境污染。通 過物理處理和化學改性制備廉價吸附劑不僅具有較大的經(jīng)濟效益，還具有較大的 社會效益。經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，圍繞重金屬吸附劑的制備方法，有不少的文 獻報道，如中國專利CN01138359.3，名稱為"用于廢水處理的累托石吸附劑及 其生產(chǎn)方法"。該專利的技術特點在于用鋁鹽、鐵鹽或鋁鹽和鐵鹽的混合物作交 聯(lián)劑，在攪拌狀態(tài)下將交聯(lián)劑滴加到累托石懸浮液中，經(jīng)交聯(lián)反應、靜置、過濾、 干燥制得交聯(lián)累托石混合物，再添加成型劑造粒、焙燒制得累托石吸附劑。該技 術可以得到對重金屬離子具有良好的去除效果的累托石吸附劑。但是該技術所用 原材料成本較高，同時技術工藝相對復雜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足和缺陷，提供一種改性植物纖維性廉價生物吸附 劑的制備方法，使其利用秸稈、豆殼、稻殼等植物纖維性廢棄物制備重金屬生物 吸附劑，制備的吸附劑對重金屬廢水具有較好的吸附能力，同時成本低廉、工藝 相對簡單。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，包括如下步驟 第一步，稱取纖維性廢棄物原材料，水洗，干燥至恒重； 第二步，將第一步中材料粉碎篩選，篩選原材料粉末；第三步，將第二步中篩選后的原材料粉末與去離水或堿溶液混合攪拌，再 將混合相用曬網(wǎng)過濾得水洗或堿洗后的植物粉末，并用水充分清洗多次，直至清 洗液澄清，再把清洗后的植物粉末干燥至恒重；第四步，將第三步中所得堿洗或水洗后的材料與羧酸溶液混合，以攪拌后， 將混合后的固液混合體進行鼓風干燥，然后升溫發(fā)生熱化學反應，保溫后冷卻至 室溫。第五步，清洗熱化學反應后的植物粉末，然后把潤濕的粉末干燥至恒重， 冷卻后即得對應羧酸改性植物纖維性生物吸附劑。第一步中，所述的植物纖維性廢棄物，指大豆桿、綠豆殼、玉米芯、稻殼、 花生殼等。第二步中，在質(zhì)量較集中的10目-100目的粒徑范圍內(nèi)選取的植物粉末。第三步中，水洗或堿洗是為了去除原材料中的水溶性物質(zhì)或色素等的堿溶 性物質(zhì)，所用堿溶液的濃度在0. 05M-0. 1M范圍內(nèi)。第四步中，所述羧酸指檸檬酸、乳糖酸、蘋果酸、琥珀酸、酒石酸等，所 述羧酸的濃度在O. 5M-1M范圍內(nèi)，攪拌速度在500r/min-1000r/min范圍內(nèi)。鼓 風干燥的溫度是50 。C，時間是24小時。保溫時間為30分鐘-120分鐘。升溫的 溫度為80。C-160 。C。第五步中，清洗植物粉末的過程與第三步中的清洗過程相同，清洗多次直 至清洗液澄清并呈中性或微偏酸性。本發(fā)明基于以下原理秸稈、玉米芯、豆殼、稻殼等植物纖維性廢棄物，細 胞的毛細管結構賦予它多孔性，本身就具有初步的物理吸附能力。從化學組成上 看，植物纖維性廢棄物主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，這些組分很有豐 富羥基官能團，可與羧酸在較高溫發(fā)生脂化反應，脂化生成物在水中電離出的羧 基可產(chǎn)生對重金屬離子的化學吸附。本發(fā)明通過植物纖維性廢棄物的選擇、控制其工藝參數(shù)，可以獲得多種羧酸 改性植物系生物吸附材料，吸附實驗證實其對重金屬具有較大的吸附能力，電鏡 和光譜方法知其吸附得之與其多孔結構和改性所得羧基官能團。本發(fā)明采用成本低廉、來源廣泛的植物纖維性廢棄物為原料，經(jīng)過水洗，粉 碎篩選，堿洗，羧酸熱化學改性，即得到重金屬生物吸附劑，工藝較簡單，選擇性范圍廣，對Cu， Cd， Ni， Pb等重金屬具有較好的吸附效果。本發(fā)明利用的植 物纖維性廢棄物制備的羧酸改性植物系生物吸附劑在重金屬廢水處理領域有著 良好的應用前景。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下 進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限 于下述的實施例。實施例一以大豆秸稈為原材料，清洗干凈后烘干并粉碎，篩選得40 — 100目的大豆桿 粉末。然后以lg對應20 ml 0. 1 M NaOH的比例混合攪拌60分鐘，再用100目 篩網(wǎng)過濾并用水清洗堿洗后的秸稈粉末，清洗過程重復數(shù)次直至清洗液澄清為 止，100 'C烘干。接下來，將上述所得大豆桿粉末以lg對應9 ml 0.6 M檸檬 酸溶液的比例混合，以1000r/min的速度攪拌一小時，把所得固液混合相放置于 不銹鋼方盤中，50 。C鼓風干燥24h后，升溫到120 'C，保溫90分鐘后冷卻至 室溫。再次清洗所得反應物，直至清洗液澄清并呈中性，將所得濕潤的改性大豆 桿粉末100 'C烘干，冷卻后即得擰檬酸改性大豆秸稈吸附劑。其對銅離子具有 較好的吸附性能，最大吸附能力可達48. 14mg/g。實施例二以綠豆殼為原材料，清洗干凈后烘干并粉碎，篩選得10-40目的綠豆殼粉末。 然后以lg對應30 ml 0. 05 M NaOH的比例混合攪拌30分鐘，再用40目篩網(wǎng)過 濾并用水清洗堿洗后的綠豆殼粉末，清洗過程重復數(shù)次直至清洗液澄清為止，60 匸烘干。接下來，將上述得到綠豆殼粉末以1 g對應10 ml 0.5 M乳糖酸溶液 的比例混合，以500r/min的速度攪拌一小時，把所得固液混合相放置于不銹鋼 方盤中，50 。C鼓風干燥24小時后，升溫到IOO 。C，保溫60分鐘后冷卻至室溫。 再次清洗所得反應物，直至清洗液澄清并呈中性，將所得濕潤的改性綠豆殼粉末 60 。C烘干，冷卻后即得乳糖酸改性綠豆殼吸附劑。其對鎘離子具有較好的吸附 性能，最大吸附能力可達105. 28mg/g。實施例三以玉米芯為原材料，清洗干凈后烘干并粉碎，篩選得40—60目的玉米芯粉末。然后以lg對應25 ml去離子水的比例混合攪拌15分鐘，再用60目篩網(wǎng)過 濾得一次水洗后的玉米芯粉末，此水洗過程重復數(shù)次直至清洗液澄清為止，80 。C烘干。接下來，將上述得到的玉米芯粉末以1 g對應8 ml 1 M蘋果酸溶液的 比例混合，以800r/min的速度攪拌一小時，把所得固液混合相放置于不銹鋼方 盤中，50 。C鼓風干燥24小時后，升溫到80 。C，保溫120分鐘后冷卻至室溫。 再次清洗所得反應物，直至清洗液澄清并呈中性，將所得濕潤的改性玉米芯粉末 80 r烘干，冷卻后即得蘋果酸改性玉米芯吸附劑。其對鎳離子具有較好的吸附 性能，最大吸附能力可達39.92mg/g。 實施例四以花生殼為原材料,清洗干凈后烘干并粉碎，篩選得60-80目的花生殼粉末。 然后以lg對應25 ml 0. 08 M NaOH的比例混合攪拌45分鐘，再用80目篩網(wǎng)過 濾并用水清洗堿洗后的花生殼粉末，清洗過程重復數(shù)次直至清洗液澄清為止，80 'C烘干。接下來，將上述得到的花生殼粉末以1 g對應8 ml 0.8 M琥珀酸溶液 的比例混合，以800r/min的速度攪拌一小時，把所得固液混合相放置于不銹鋼 方盤中，50 。C鼓風干燥24小時后，升溫到160 'C，保溫30分鐘后冷卻至室溫。 再次清洗所得反應物，直至清洗液澄清并呈中性，將所得濕潤的改性花生殼粉末 80 'C烘干，冷卻后即得即得琥珀酸改性花生殼吸附劑。其對銅離子有較好的吸 附性能，最大吸附能力可達57.20rag/g。實施例五以稻殼為原材料，清洗干凈后烘干并粉碎，篩選得20-40目的稻殼粉末。然 后以lg對應25 ml 0. 05 M NaOH的比例混合攪拌40分鐘，再用40目篩網(wǎng)過濾 并用水清洗堿洗后的稻殼粉末，清洗過程重復數(shù)次直至清洗液澄清為止，80 °C 烘干。接下來，將上述得到的稻殼粉末以l g對應8 ml 1 M酒石酸溶液的比例 混合，以1000r/min的速度攪拌一小時，把所得固液混合相放置于不銹鋼方盤中， 50 。C鼓風干燥24小時后，升溫到150 。C，保溫40分鐘后冷卻至室溫。再次清 洗所得反應物，直至清洗液澄清并呈中性，將所得濕潤的改性稻殼粉末100 °C 烘干，冷卻后即得酒石酸改性稻殼吸附劑。其對鉛離子有較好的吸附性能，吸附 能力可達165. 76mg/g。
權利要求
1、一種改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，稱取纖維性廢棄物原材料，水洗，干燥至恒重；第二步，將第一步中材料粉碎篩選，篩選原材料粉末；第三步，將第二步中篩選后的原材料粉末與去離水或堿溶液混合攪拌，再將混合相用曬網(wǎng)過濾得水洗或堿洗后的植物粉末，并用水充分清洗多次，直至清洗液澄清，再把清洗后的植物粉末干燥至恒重；第四步，將第三步中所得堿洗或水洗后的材料與羧酸溶液混合，以攪拌后，將混合后的固液混合體進行鼓風干燥，然后升溫發(fā)生熱化學反應，保溫后冷卻至室溫；第五步，清洗熱化學反應后的植物粉末，然后把潤濕的粉末干燥至恒重，冷卻后即得對應羧酸改性植物纖維性生物吸附劑。
2、 根據(jù)權利要求1所述的改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法，其 特征是，第一步中，所述的植物纖維性廢棄物，指大豆桿、綠豆殼、玉米芯、稻 殼、花生殼中的一種或者幾種。
3、 根據(jù)權利要求1所述的改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法，其 特征是，第二步中，所述篩選原材料粉末，是指在io目-100目的粒徑范圍內(nèi)選 取植物粉末。
4、 根據(jù)權利要求1所述的改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法，其 特征是，第三步中，所述堿溶液的濃度在0.05M-0. 1M范圍內(nèi)。
5、 根據(jù)權利要求1所述的改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法，其 特征是，第四步中，所述羧酸指檸檬酸、乳糖酸、蘋果酸、琥珀酸、酒石酸中的一種。
6、 根據(jù)權利要求1或5所述的改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法， 其特征是，第四步中，所述羧酸的濃度在0.5M-1M范圍內(nèi)。
7、 根據(jù)權利要求1或5所述的改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法， 其特征是，第四步中，所述攪拌速度在500r/min-1000r/min范圍內(nèi)。
8、 根據(jù)權利要求1或5所述的改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法， 其特征是，第四步中，所述鼓風干燥的溫度是50 'C，時間是24小時。
9、 根據(jù)權利要求1或5所述的改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法， 其特征是，第四步中，所述保溫時間為30分鐘-120分鐘。
10、 根據(jù)權利要求1或5所述的改性植物纖維性廉價生物吸附劑的制備方法， 其特征是，第四步中，所述升溫的溫度為8CTC-160 。C。
全文摘要
一種用植物纖維性廢棄物制備重金屬吸附劑的方法，步驟如下稱取纖維性廢棄物原材料，水洗，干燥至恒重；將材料粉碎篩選，篩選原材料粉末；將篩選后的原材料粉末與去離水或堿溶液混合攪拌，再將混合相用曬網(wǎng)過濾得水洗或堿洗后的植物粉末，并用水充分清洗多次，直至清洗液澄清，再把清洗后的植物粉末干燥至恒重；將所得堿洗或水洗后的材料與羧酸溶液混合，以攪拌后，將混合后的固液混合體進行鼓風干燥，然后升溫發(fā)生熱化學反應，保溫后冷卻至室溫；清洗熱化學反應后的植物粉末，然后把潤濕的粉末干燥至恒重，冷卻后即得對應羧酸改性植物纖維性生物吸附劑。本發(fā)明具有成本低廉、來源廣泛、工藝簡單的特點。
文檔編號B01J20/30GK101239305SQ20081003428
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權日2008年3月6日
發(fā)明者荻 張, 波 朱, 范同祥 申請人:上海交通大學