一種用于處理六價鉻廢水的苧麻生物碳制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于廢水污染控制技術領域，具體涉及一種用于處理六價鉻廢水的苧麻生 物碳制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著礦山開采，金屬冶煉，金屬加工以及化工生產(chǎn)等工業(yè)的迅速發(fā)展，大量重金屬 污染物排放到水體中，這些污染物通過食物鏈直接或間接進入人體，在體內(nèi)積蓄、濃縮從而 引起致畸、致癌、致突變等危害。因此，重金屬污染成為危害較大的水污染問題。鉻(Cr)是水 體中常見的重金屬污染物之一，大多來自于制革、電鍍、金屬加工、采礦、紡織業(yè)所排放的廢 水。通常在水環(huán)境中，鉻存在兩種價態(tài)，分別是Cr(VI)和CrOnhCrOn)在環(huán)境中較為穩(wěn)定， 毒性低；而Cr(VI)具有高毒性，是強氧化劑及潛在的致癌物質(zhì)。Cr(VI)溶解性強，主要以 Cr〇42_，HCr04lPCr2〇72_等陰離子存在。因此急需尋找一種高效且經(jīng)濟的技術對企業(yè)排放的 六價鉻廢水進行處理。目前，含鉻廢水的處理方法有離子交換、化學沉淀、電沉積、過濾、吸 附、滲透、氧化還原等。其中，吸附法具有操作方便，設備簡單，成本低且去除效率高等優(yōu)點， 在實際的污水治理工程中已有應用。但目前使用的吸附劑的種類及吸附效率都很有限。因 此，研究開發(fā)新型的具有高吸附容量、高效率和廉價實用的吸附劑，就成為進一步發(fā)展和應 用吸附法的一個關鍵性科學技術問題。
[0003] 生物碳是指生物質(zhì)在低溫（小于700°C)及缺氧環(huán)境中，經(jīng)不完全熱裂解后生成的 富碳固態(tài)產(chǎn)物。已有多項研究表明，生物質(zhì)碳化對于地球環(huán)境有諸多好處。其一，生物質(zhì)碳 化能有效實現(xiàn)碳固定，從而減少了二氧化碳排放量，緩解全球氣候變暖;其二，生物碳可用 作土壤改良劑，提高土壤肥力，促進植物生長。另外，與活性炭相比，生物碳具有致密的微孔 結構及豐富的含氧官能團，對于重金屬及離子型有機污染物具有較強的吸附能力。近年來， 國內(nèi)外研究者致力于將各類農(nóng)林副產(chǎn)品或農(nóng)業(yè)廢棄物碳化，制成不同特性、不同功能的吸 附劑，比如稻草、甘蔗渣、城市污泥、花生殼等。然而，上述生物碳對Cr(VI)的吸附能力往往 有限，無法實現(xiàn)大規(guī)模實際應用。研究者們通常借助化學改性方法對生物碳表面的官能團 進行修飾，增強其對重金屬離子的吸附能力，然而卻大大增加了生物碳的制作成本及環(huán)保 成本。因此，選擇高效經(jīng)濟的生物質(zhì)原材料，制備具有特征官能團、適用于六價鉻廢水處理 的生物碳吸附劑顯得尤為重要。
[0004] 苧麻，蕁麻科苧麻屬亞灌木植物，是重要的纖維作物之一。苧麻原產(chǎn)于中國西南地 區(qū)，栽培歷史距今已有4700年以上。苧麻殼可脫膠提取纖維，供紡織及造紙用。然而，去殼后 的苧麻桿通常被視為農(nóng)業(yè)廢棄物隨意丟置。據(jù)統(tǒng)計，我國苧麻廢棄物年產(chǎn)量約為450,000 噸。一般采用就地焚燒或直接填埋苧麻廢棄物，不僅耗費大量的人力物力，而且?guī)韲乐氐?生態(tài)環(huán)境問題。因此，將廢棄的苧麻桿資源化利用，變廢為寶，具有重要的實用性意義。苧麻 桿中含有大量的優(yōu)質(zhì)多孔纖維，可以制成性能優(yōu)良的生物碳，為大規(guī)模實現(xiàn)苧麻廢棄物資 源化提供新的途徑。目前，采用苧麻為原料制作高品質(zhì)生物碳的文獻還未見報道。本發(fā)明提 供一種用于處理六價鉻廢水的生物碳吸附劑制備方法，以提高生物碳修復鉻污染水體的效 率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的不足，提出了一種用于六價鉻廢水處理的生物碳制備 方法。所述制備方法對農(nóng)田苧麻廢棄物進行資源化利用，所制得的生物碳吸附劑對六價鉻 廢水有良好的處理效果，且具備成本低、制備簡單及產(chǎn)量大等優(yōu)點。本發(fā)明達到了六價鉻去 除和廢物利用的雙重效果。
[0006] 本發(fā)明提出的一種用于處理六價鉻廢水的苧麻生物碳制備方法，包括以下步驟：
[0007] (1)收集農(nóng)田內(nèi)廢棄的苧麻桿，即去除麻殼、麻葉后的地上莖部分。將廢棄的苧麻 桿反復用清水洗凈，去除泥沙等非生物質(zhì)后自然風干6-8天；
[0008] (2)將風干后的苧麻桿切碎置于粉碎機內(nèi)，粉碎至粒徑小于0.147mm并過100目篩；
[0009] (3)將管式爐打開，預通氮氣15分鐘，保持氮氣速率為50ml/min，以排出爐內(nèi)空氣；
[0010] (4)將苧麻顆粒置于預通氮氣的管式爐內(nèi)，設定碳化溫度300-600°C，設定升溫時 間，使升溫速率保持在5-10°C/min，設定恒溫時間120分鐘；
[0011] (5)熱解完成后，隔絕空氣，自然降溫，得到苧麻生物碳。將苧麻生物碳取出，用去 離子水洗滌2-4次，置于60°C烘箱內(nèi)烘干24h待用。
[0012]所述的制備方法，在最大程度上滿足節(jié)能并降低了制備過程中溫室氣體排放，有 效提尚了生物碳廣率。
[0013] 利用本發(fā)明方法制備得到的苧麻生物碳富含含氧官能團和致密微孔結構，對于六 價鉻離子具有較強的吸附、還原能力。因此，通過該方法利用農(nóng)田廢棄的苧麻桿制備成的生 物碳，可用于水體中六價鉻污染物的吸附處理。
[0014] 上述應用中，所述吸附劑在廢水中用量優(yōu)選2g/L。
[0015] 上述應用中，所述吸附反應的條件優(yōu)選為:pH值為2~4,反應時間為12~24小時。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0017] 1.使用原料來源廣泛，且特點在于充分利用廢棄苧麻桿的良好纖維結構，使其變 廢為寶。
[0018] 2.本發(fā)明的苧麻生物碳制備工藝及操作簡單，制備快速，生產(chǎn)周期短，不需要特殊 的化工設備，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0019] 3 .本發(fā)明的苧麻生物碳吸附劑含氧官能團豐富、吸附位點多，對六價鉻離子的去 除效率高。
[0020] 4.產(chǎn)品無毒，對環(huán)境友好，也可用作復合肥添加劑及土壤改良劑。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明實施例1苧麻生物碳的透射電鏡示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實施例1苧麻生物碳的紅外光譜圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將結合說明書