本發(fā)明涉及一種鋅基造孔殼炭吸附材料的制備方法，尤其是涉及對低濃度的重金屬廢水處理方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

重金屬在廢水中難于降解，易在生物體內(nèi)積累放大，對環(huán)境的破壞性極大，是一種重要的環(huán)境污染物。大量含重金屬污染廢水通過江河、湖泊流入海洋，在被水生動、植物及土壤吸收后，通過生態(tài)環(huán)境和食物鏈的方式直接或間接地影響并危害到人類的健康。如何高效地對水中的重金屬離子進行去除并加以回收利用是提高資源利用效率，加大節(jié)能環(huán)保力度的保障，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

非糧生物質(zhì)具有來源廣泛、價格低廉、再生周期短、可生物降解和環(huán)境友好等諸多優(yōu)點，是重要的生物質(zhì)資源，并且在環(huán)境保護方面的應(yīng)用已成為目前研究的新趨勢，尤其是已成為處理重金屬廢水的理想選擇。

鋅基造孔殼炭的制備是通過浸漬的方法將氯化鋅負載于核桃殼表面經(jīng)炭化后而制得。與普通殼炭相比，鋅基造孔殼炭具有吸附活性高、吸附容量大、易重復(fù)利用及高比表面積的特點使其對重金屬離子擁有很好的吸附性能和便利性。

本發(fā)明采用如下方法制備：其特征在于以下步驟：

步驟一，首先將3-5g核桃殼洗凈，并烘干，之后加入質(zhì)量分數(shù)為40％的氯化鋅溶液，核桃殼與氯化鋅溶液的質(zhì)量體積比為為1:3，吸附24h后在100℃下烘干5h；

步驟二，將步驟一中所烘干后的樣品放入箱式氣氛爐中，從室溫升至450～500℃，升溫速率為8-9℃/min，炭化歷時55～65min，得到鋅基造孔殼炭，待溫度降至室溫后將所制得的鋅基造孔殼炭用蒸餾水反復(fù)沖洗，直至上清液為中性，然后將樣品放入電熱鼓風(fēng)干燥箱里，在100℃下烘干至恒重，冷卻至室溫后放入干燥器中備用，既得吸附材料。

步驟(1)，m_核桃殼:V_ZnCl2＝1:3，氯化鋅質(zhì)量分數(shù)為40％。

該鋅基造孔殼炭的比面積為192.840m²/g，對于鉻離子的吸附效果能夠達到98.8％。

步驟一中所述的核桃選自新疆核桃。

有益效果：

本發(fā)明的鋅基造孔殼炭吸附材料的制備，其特征在于如下幾點：

(1)本發(fā)明鋅基造孔殼炭制備工藝簡單，對實驗的反應(yīng)條件要求不高；成本造價低廉，引入鋅基所需的試劑屬于常規(guī)藥品；

(2)本發(fā)明的鋅基造孔殼炭吸附材料對重金屬廢水的處理效果更加顯著，經(jīng)試驗驗證，處理20mg/L的含Cr(VI)廢水去除率達到98.8％，吸附容量得到了很大地改善；

(3)本發(fā)明的新型吸附劑再生性能好，經(jīng)試驗驗證，它在0.1mol/L HCl溶液中解析2h，重復(fù)利用3次后，Cr(VI)的去除率達到97.5％，剩余濃度為0.50mg/L。

附圖說明

圖1為實施例1所制備的鋅基造孔殼炭與普通殼炭對Cr(VI)的去除率圖。

圖2為實施例1所制備的鋅基造孔殼炭再生效果圖。

圖3為實施例1所制備的鋅基造孔殼炭吸附-脫附等溫線圖。

圖4為實施例1所制備的鋅基造孔殼炭新型吸附劑的掃描電鏡圖。

圖5為實施例1所制備的鋅基造孔殼炭新型吸附劑的紅外光譜圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明的應(yīng)用對象選取的是廢水中的Cr(VI)離子，它是一種因廢水中pH值的不同而存在多種形態(tài)的毒性較強的典型重金屬。

實施例1：

步驟一，首先將3-5g核桃殼洗凈，并烘干，之后加入質(zhì)量分數(shù)為40％的氯化鋅溶液，核桃殼與氯化鋅溶液的質(zhì)量體積比為為1:3，吸附24h后在100℃下烘干5h；

步驟二，將步驟一中所烘干后的樣品放入箱式氣氛爐中，從室溫升至450～500℃，升溫速率為8-9℃/min，炭化歷時55～65min，得到鋅基造孔殼炭，待溫度降至室溫后將所制得的鋅基造孔殼炭用蒸餾水反復(fù)沖洗，直至上清液為中性，然后將樣品放入電熱鼓風(fēng)干燥箱里，在100℃下烘干至恒重，冷卻至室溫后放入干燥器中備用，既得吸附材料。

步驟(1)，m_核桃殼:V_ZnCl2＝1:3，氯化鋅質(zhì)量分數(shù)為40％。

該鋅基造孔殼炭的比面積為192.840m²/g，對于鉻離子的吸附效果能夠達到98.8％。

步驟一中所述的核桃選自新疆核桃。

下面通過普通殼炭、鋅基造孔殼炭兩種吸附劑處理同樣性質(zhì)的Cr(VI)廢水，同時對其吸附效果進行比較。

(1)將50mL初始濃度分別為5、20、40、80、100、120、160和200mg/L的Cr(VI)廢水于100mL錐形瓶中，調(diào)節(jié)水樣的pH值為2.0，加入普通殼炭0.8g，置于恒溫25℃的振蕩器內(nèi)，在200r/min下吸附180min后，去濾液測定Cr(VI)的濃度，其去除效果如圖1所示。

(2)將50mL初始濃度分別為5、20、40、80、100、120、160和200mg/L的Cr(VI)廢水于100mL錐形瓶中，調(diào)節(jié)水樣的pH值為2.0，加入實施例1中制備的鋅基造孔殼0.5g，置于恒溫25℃的振蕩器內(nèi)，在200r/min下吸附180min后，去濾液測定Cr(VI)的濃度，其去除效果如圖1所示。

(3)將實施例1制得的鋅基造孔殼進行解析再生，解析劑選用0.1mol/L HCl溶液，浸泡2h后，將吸附劑洗至中性，烘干，重復(fù)對20mg/L的Cr(VI)廢水進行吸附處理，其重復(fù)利用效果如圖2所示。

從圖1中可知，當向50mL廢水中加入一定量的普通殼炭與鋅基造孔殼炭，Cr(VI)的去除效果隨濃度的增大而變差，對于處理濃度較低的含鉻廢水時其去除效果較好。因此，在實際應(yīng)用中兩種吸附劑的用量應(yīng)根據(jù)Cr(VI)濃度的不同而適量選取。圖2中，當鋅基造孔殼炭重復(fù)利用3次后，Cr(VI)的出水濃度為0.50mg/L，滿足工業(yè)廢水中Cr(VI)的排放最低限值，當其重復(fù)利用次數(shù)達到4次時，出水濃度為0.64mg/L。可見鋅基造孔殼炭的重復(fù)利用次數(shù)為3次。

由圖3可知，當p/p₀≤0.01時，說明改性殼炭中含有一些狹窄的微孔；p/p₀≤0.2時，改性殼炭的吸附與脫附分支重合；相對壓力介于0.2～1.0，出現(xiàn)了顯著的吸脫附遲滯環(huán)，說明存在大量的中孔。圖4中，制備的改性殼炭其表面孔結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為交聯(lián)排列的微晶炭粒結(jié)構(gòu)，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達并貫穿到其內(nèi)部，且形成了大量的微孔。圖5中，參與吸附作用的官能團主要表現(xiàn)為：O-H、C-O-C、C-O、C-H和N-H等。

應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。