本發(fā)明涉及吸附材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種廢水除汞吸附劑的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著重金屬工業(yè)的發(fā)展、重金屬廢水未加處理的任意排放，導(dǎo)致了重金屬離子在自然水體中的含量日益增加，由此所導(dǎo)致的水污染事件頻頻發(fā)生。重金屬是造成環(huán)境污染問題的重要原因之一，當(dāng)重金屬進入到環(huán)境中，是不能被生物降解為無害物質(zhì)的，同時水中的懸浮顆粒通過對重金屬離子的吸附和沉淀作用，使得水體重金屬長期污染就此產(chǎn)生。更有甚者，存在于生物體內(nèi)的重金屬經(jīng)過累積、富集，還參與生物圈循環(huán)，危害人體健康，是對生態(tài)環(huán)境危害極大的一類污染物。水體重金屬污染已經(jīng)成為了全社會關(guān)注的一個世界性的的環(huán)境問題。
含汞廢水主要來源于有色金屬冶煉廠、儀表廠和某些化工廠等。汞是一種毒性很強的金屬。有機汞的毒性大于金屬汞和無機汞化合物，因而更容易發(fā)生中毒。有機汞和甲基汞均可通過呼吸道、消化道、皮膚侵入人體。無機汞在人體內(nèi)蓄積部位主要是腎臟，其次是肝臟和脾臟；甲基汞除蓄積在肝、腎等臟器之外，還可通過血腦屏障蓄積于腦織織內(nèi)。汞中毒能損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)，輕者表現(xiàn)為口腔炎、震顫、急躁、易怒和情緒不穩(wěn)定，重者則精神紊亂、行為支配能力降低、四肢癱瘓、耳聾眼瞎，甚至成為白癡。因此，如何經(jīng)濟有效地處理含汞廢水便成為我國重要的研究方向之一。
含汞廢水的處理方法較多，硫化物沉淀法、鐵氧體法、浮選法、黃原酸酯適用于處理少量含汞廢水，大量的含汞廢水的處理含汞工業(yè)廢水的處理方法包括化學(xué)沉淀法、混凝沉淀法、離子交換法、吸附法等。由于吸附法具有工藝流程簡單、處理效果好、可操作性強等優(yōu)點，因此在處理廢水汞離子中得到廣泛的應(yīng)用。其中活性炭作為一種有效的廢水處理吸附劑可用于大多數(shù)重金屬、有機分子的除去且吸附能力強，只是活性炭資源有限，大批量治理廢水造價高，壽命短，再生操作費用高，較難在經(jīng)濟尚不發(fā)達的地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的高分子吸附劑、利用廢棄物制備的吸附劑和復(fù)合吸附劑等也存在成本高、吸附效率低、易產(chǎn)生二次污染等問題。因此，如何提高吸附劑的吸附效率，和減少吸附劑使用過程中造成的二次污染問題是當(dāng)今的研究熱點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有吸附劑存在的問題，提供一種比表面積大、吸附容量大、吸附效率高、成本低、制備工藝簡單、安全環(huán)保的用于廢水除汞的吸附劑。
為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種廢水除汞吸附劑的制備方法，是以質(zhì)量比為100:10-15:50-70:6-10:4-6:10-15的香蕉皮、丙烯酸乙酯、滸苔粉、硫脲、硫酸鈰和海藻酸鈉作為原料，通過微波加熱法制成吸附劑，具體操作步驟如下：
（1）將100份香蕉皮粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡3-5h,再用水洗滌香蕉皮粉至中性，得香蕉皮纖維素；在香蕉皮纖維素中加入10-15份丙烯酸乙酯，再加入100-120份水，混合均勻，在溫度為60-80℃下干燥2-3h，得改性香蕉皮粉；
(2)取滸苔粉50-70份和硫脲6-10份加入超聲波攪拌器，再加入適量水進行超聲反應(yīng)，將反應(yīng)后的糊狀物置于70-80℃的烘箱中加熱干燥1-2h，得改性滸苔粉；
(3)將上述改性香蕉皮粉、改性滸苔粉加入攪拌器，加入硫酸鈰溶液4-6份和海藻酸鈉10-15份，再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在溫度為120-140℃下微波30-60min，冷卻至室溫，研磨，即得廢水除汞吸附劑。
優(yōu)選的，以上所述香蕉皮的含水量為12%。
優(yōu)選的，以上步驟（1）是將香蕉皮粉碎至40-60目。
優(yōu)選的，以上所述氫氧化鈉的濃度為3-5mol/L。
優(yōu)選的，以上所述滸臺粉是將新鮮滸臺粉洗凈，干燥至含水量為10%，再粉碎至80目，即得滸臺粉。
優(yōu)選的，以上步驟（2）所述的超聲反應(yīng)是在超聲頻率為60-80kHz下超聲反應(yīng)20-30min。
優(yōu)選的，以上步驟（3）所述微波的功率為200-300W。
優(yōu)選的，以上所述硫酸鈰溶液的濃度為5mol/L。
優(yōu)選的，以上步驟（3）所述研磨是將物料研磨至粒徑為0.5-1.0mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：
1、本發(fā)明制備的吸附劑具有原料來源廣泛、成本低廉、比表面積大、吸附容量大、吸附效率高、制備工藝簡單、環(huán)保易降解等優(yōu)點，對汞離子具有很好的吸附性能，在工業(yè)廢水處理中具有廣闊的市場前景。
2、本發(fā)明以農(nóng)作物廢棄物香蕉皮作為主要原料，不僅原料來源廣泛，價格低廉，還能實現(xiàn)廢棄物的資源化回收利用，增加香蕉皮的應(yīng)用價值。
3、本方法利用氫氧化鈉和丙烯酸乙酯對香蕉皮進行改性，可以去除香蕉皮的色素、木質(zhì)素和半纖維素等物質(zhì)，由于丙烯酸乙酯分子鏈上具有大量的羧基等活性基團，可活化吸附位點，提高吸附劑的吸附性能。
4、本發(fā)明以分布廣泛、繁殖速度快、生長周期短的滸苔作為原料，不但為滸臺災(zāi)害提供了有效處理途徑，滸臺的多空結(jié)構(gòu)可為重金屬提供有效地吸附位點，同時滸臺富含蛋白質(zhì)、多糖及粗纖維等多種大分子物質(zhì)，含有大量的羥基、羧基和氨基等官能團，可與汞離子發(fā)生較為完全的絡(luò)合反應(yīng)，從而達到更好的吸附效果。
5、本方法采用超聲波處理滸苔粉，能夠快速破碎植物的細胞壁，使更多的內(nèi)部功能團暴露出來與金屬離子結(jié)合，對廢水重金屬汞離子的吸附效果顯著提高。
6、本發(fā)明采用硫脲對滸苔粉進行改性，可以使吸附劑賦予更大的比表面積和吸附容量，提高吸附劑對汞離子的吸附性能。
7、本方法在吸附劑的制備過程中加入硫酸鈰，可提高吸附劑的吸附容量大和吸附效率。
8、本發(fā)明采用微波法加熱，具有加熱速度快、受熱體系溫度均勻、耗能低等優(yōu)點。
9、本發(fā)明制備的吸附劑具有良好的吸附性能，其中吸附劑的比表面積為300-350m2/g，對汞離子的吸附率達到98%以上。
具體實施方式
下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步說明，但不限于本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
一種廢水除汞吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下：
（1）將100kg含水量為12%的香蕉皮粉碎至40目，加入濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡3h,再用水洗滌香蕉皮粉至中性，得香蕉皮纖維素；在香蕉皮纖維素中加入12kg丙烯酸乙酯，再加入100kg水，混合均勻，在溫度為60℃下干燥3h，得改性香蕉皮粉；
(2)取滸苔粉50kg和硫脲6kg加入超聲波攪拌器，再加入100kg水,在超聲頻率為80kHz下超聲反應(yīng)20min，將反應(yīng)后的糊狀物置于70℃的烘箱中加熱干燥2h，得改性滸苔粉；
(3)將上述改性香蕉皮粉、改性滸苔粉加入攪拌器，加入硫酸鈰溶液5kg和海藻酸鈉10kg，再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在功率為250W、溫度為120℃下微波60min，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為0.5mm，即得廢水除汞吸附劑。
實施例2
一種廢水除汞吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下：
（1）將100kg含水量為12%的香蕉皮粉碎至40目，加入濃度為5mol/L氫氧化鈉溶液浸泡3h,再用水洗滌香蕉皮粉至中性，得香蕉皮纖維素；在香蕉皮纖維素中加入10kg丙烯酸乙酯，再加入100kg水，混合均勻，在溫度為80℃下干燥2h，得改性香蕉皮粉；
(2)取滸苔粉60kg和硫脲8kg加入超聲波攪拌器，再加入120kg水,在超聲頻率為60kHz下超聲反應(yīng)30min，將反應(yīng)后的糊狀物置于80℃的烘箱中加熱干燥1.5h，得改性滸苔粉；
(3)將上述改性香蕉皮粉、改性滸苔粉加入攪拌器，加入硫酸鈰溶液4kg和海藻酸鈉12kg，再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在功率為200W、溫度為130℃下微波45min，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為0.5mm，即得廢水除汞吸附劑。
實施例3
一種廢水除汞吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下：
（1）將100kg含水量為12%的香蕉皮粉碎至60目，加入濃度為3mol/L氫氧化鈉溶液浸泡5h,再用水洗滌香蕉皮粉至中性，得香蕉皮纖維素；在香蕉皮纖維素中加入15kg丙烯酸乙酯，再加入120kg水，混合均勻，在溫度為80℃下干燥2.5h，得改性香蕉皮粉；
(2)取滸苔粉70kg和硫脲10kg加入超聲波攪拌器，再加入150kg水,在超聲頻率為70kHz下超聲反應(yīng)30min，將反應(yīng)后的糊狀物置于80℃的烘箱中加熱干燥2h，得改性滸苔粉；
(3)將上述改性香蕉皮粉、改性滸苔粉加入攪拌器，加入硫酸鈰溶液6kg和海藻酸鈉12kg，再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在功率為300W、溫度為140℃下微波30min，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為1.0mm，即得廢水除汞吸附劑。
實施例4
一種廢水除汞吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下：
（1）將100kg含水量為12%的香蕉皮粉碎至60目，加入濃度為5mol/L氫氧化鈉溶液浸泡5h,再用水洗滌香蕉皮粉至中性，得香蕉皮纖維素；在香蕉皮纖維素中加入12kg丙烯酸乙酯，再加入100kg水，混合均勻，在溫度為80℃下干燥2h，得改性香蕉皮粉；
(2)取滸苔粉60kg和硫脲10kg加入超聲波攪拌器，再加入120kg水,在超聲頻率為60kHz下超聲反應(yīng)60min，將反應(yīng)后的糊狀物置于80℃的烘箱中加熱干燥1h，得改性滸苔粉；
(3)將上述改性香蕉皮粉、改性滸苔粉加入攪拌器，加入硫酸鈰溶液5kg和海藻酸鈉15kg，再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在功率為250W、溫度為120℃下微波60min，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為1.0mm，即得廢水除汞吸附劑。
吸附劑的使用方法為：在室溫條件下，將3g的吸附劑投入1L含有汞離子的廢水中，控制pH為6，在轉(zhuǎn)速為300r/min下攪拌60min，分離出吸附劑，即可吸附廢水中的汞離子。
以下對實施例1-4制得的吸附劑進行吸附性能的測定。其中采用比表面積測定吸附劑的比表面積。采用原子吸收分光光度法測定汞離子的濃度，再根據(jù)以下公式計算出吸附率，測定結(jié)果如下表所示。
?=(C0-Ci)×100% /C0
其中C0、Ci為廢水中汞離子吸附前后的含量（mg/L)，?為吸附率。
從測定結(jié)果可以看出，本發(fā)明制備的吸附劑具有較大的比表面積，對汞離子的吸附率達到98%以上，在工業(yè)廢水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。
以上內(nèi)容不能認定本發(fā)明具體實施只局限于這些說明，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。