HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及重金屬?gòu)U水處理領(lǐng)域，特別是HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類科學(xué)水平的提高，重金屬污染廢水治理技術(shù)不斷得以開發(fā)，雖然重金屬 廢水的處理方法很多，但根據(jù)處理方法原理的不同，大致可分為三種：化學(xué)法、物理化學(xué)法 和生物法?；瘜W(xué)法就是使水體中重金屬離子通過(guò)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)除去的方法，包括化學(xué)沉淀 法、氧化還原法和電解法等；物理化學(xué)法就是使水體中的重金屬離子在不改變其化學(xué)形態(tài) 的條件下進(jìn)行吸附、濃縮、分離的方法，包括離子交換法、吸附法、反滲透法、電滲析法和蒸 發(fā)濃縮法等；生物法就是借助微生物或植物的絮凝、吸收、累積和富集等作用去除水體中重 金屬的方法，包括生物絮凝法、生物吸附法、植物整治等。
[0003] 生物吸附法經(jīng)過(guò)近二十年的研究，己被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單、高效、易于管理與操作、 投資費(fèi)用少的新型處理技術(shù)。通過(guò)多種生物吸附劑對(duì)不同金屬離子的吸附實(shí)驗(yàn)可知，多數(shù) 生物吸附劑都有較高的吸附能力，能用于重金屬離子的吸附。生物吸附的機(jī)理研究還很不 完整，缺乏系統(tǒng)性，導(dǎo)致了高性能、高選擇性吸附劑的開發(fā)與利用受到了阻礙。
[0004] 本研究采用了較易獲得的李氏禾作為原料，并對(duì)其進(jìn)行改性制得了高效的生物吸 附劑，用于吸附水溶液中的Cu 2+。一方面，李氏禾來(lái)源廣泛、成本低廉、效果顯著、操作過(guò)程 簡(jiǎn)單、且吸附過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生二次污染；另一方面，吸附后的Cu 2+易于解吸，可以進(jìn)一步富集 回收資源，實(shí)驗(yàn)了資源的循環(huán)利用。若能將李氏禾制作成生物炭對(duì)重金屬進(jìn)行吸附，不僅可 以為重金屬水處理提供吸附材料，而且可以為李氏禾的綜合利用提供新思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明公開一種HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料的制備方法。
[0006] 具體步驟為：
[0007] (1)采集李氏禾，然后用自來(lái)水沖洗3次，再用超純水沖洗3次。
[0008] (2)將步驟（1)所得李氏禾放入牛皮檔案袋中，置于80°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥24小 時(shí)，然后用高速粉碎機(jī)粉碎，粉碎后過(guò)50目篩。
[0009] (3)將Ig步驟⑵過(guò)篩后的李氏禾加入到IOOmL濃度為lmol/L HCl溶液中，調(diào)節(jié) 搖床恒溫25°C轉(zhuǎn)速為125r/min，反應(yīng)12小時(shí)后，用去離子水洗滌至pH近中性，過(guò)濾得目標(biāo) 產(chǎn)物在60°C的干燥箱中干燥24小時(shí)，得到的HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料。
[0010] 本發(fā)明充分利用田間雜草李氏禾制備污染水體重金屬吸附材料，以原始李氏禾作 為吸附劑測(cè)定了不同濃度下的最大吸附量，發(fā)現(xiàn)Cu 2+的去除率最高也只有57%，故需要對(duì) 李氏禾進(jìn)行改性以提高其吸附能力。對(duì)于不同濃度的Cu2+溶液，最適pH值為5,最佳吸附劑 粒徑為0. 05mm，最適反應(yīng)溫度為20°C，吸附平衡時(shí)間為120min，但吸附劑用量隨著初始濃 度的不同而改變，當(dāng)Cu2+與吸附劑的質(zhì)量比在80-100mg/g范圍內(nèi)時(shí)，吸附劑用量最佳。同 時(shí)，本發(fā)明方法所制備的吸附材料對(duì)重金屬Cr (III)、Pb、Zn、Mn、Ni、Cd也有較好的吸附效 果。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例pH對(duì)銅離子吸附的影響曲線圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例吸附材料顆粒大小對(duì)銅離子吸附的影響曲線圖。
[0013] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例吸附材料用量對(duì)銅離子吸附的影響曲線圖。
[0014] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例吸附時(shí)間和初始濃度對(duì)銅離子吸附的影響曲線圖。
[0015] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例反應(yīng)溫度對(duì)銅離子吸附的影響曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例：
[0017] -、HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料的制備方法具體步驟為：
[0018] (1)采集李氏禾，然后用自來(lái)水沖洗3次，再用超純水沖洗3次。
[0019] (2)將步驟（1)所得李氏禾放入牛皮檔案袋中，置于80°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥24小 時(shí)，然后用高速粉碎機(jī)粉碎，粉碎后過(guò)50目篩。
[0020] (3)將Ig步驟⑵過(guò)篩后的李氏禾加入到IOOmL濃度為lmol/L HCl溶液中，調(diào)節(jié) 搖床恒溫25°C轉(zhuǎn)速為125r/min，反應(yīng)12小時(shí)后，用去離子水洗滌至pH近中性，過(guò)濾得目標(biāo) 產(chǎn)物在60°C的干燥箱中干燥24小時(shí)，得到的HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料。
[0021] 二、原狀李氏禾生物吸附實(shí)驗(yàn)：不同溶液濃度對(duì)吸附效果的影響：
[0022] 以原始李氏禾作為吸附劑對(duì)Cu2+進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)，分別考察了吸附過(guò)程的最佳條 件，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下可以測(cè)出不同濃度下的最高吸附量以及最高去除率，從表1可以看 出，以原始李氏禾作為吸附劑，不同初始濃度下對(duì)Cu 2+去除率最高為58%或者更低，不能很 完全的去除水溶液中的銅離子，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明要提高李氏禾對(duì)銅離子的吸附效果必需對(duì)李 氏禾進(jìn)行改性實(shí)驗(yàn)。
[0023] 表1 :原始李氏禾吸附Cu2+的最佳吸附條件及其吸附量和去除率
[0025] 三、HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料對(duì)Cu2+吸附效果
[0026]HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料在實(shí)驗(yàn)條件為：pH = 5、溫度為25°C、吸附劑 粒徑為100 y m、吸附劑用量為lg/L、反應(yīng)時(shí)間為300min、Cu2+初始濃度為lOOmg/L進(jìn)行吸附 反應(yīng)，吸附到達(dá)平衡后測(cè)得Cu2+濃度，計(jì)算出的吸附量為26. 3mg/g和去除率為26. 3%。
[0027] 四、pH對(duì)HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料吸附Cu2+的影響
[0028] 眾所周知，水溶液的pH會(huì)影響吸附過(guò)程中金屬離子的溶解度和吸附劑活性官能 團(tuán)上的反離子的水解化程度，研究結(jié)果也表明PH值是影響生物吸附重金屬的重要因素。本 實(shí)驗(yàn)中溶液初始PH值控制在6以下主要是為了避免氫氧化物沉淀的形成，5種不同pH值下 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖1所示。
[0029] 五、HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料粒徑對(duì)吸附Cu2+的影響
[0030] 在溶液初始pH值為5、初始濃度為100mg/L、吸附劑用量為1.0 g/L、反應(yīng)溫度為 25°C、不同的吸附劑粒徑下考察顆粒大小對(duì)李氏禾粉末吸附銅離子的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖 2〇
[0031] 六、HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料用量對(duì)吸附Cu2+的影響
[0032] 分別稱取l_4g/L的改性李氏禾生物吸附劑投加到100、200、300mg/L的硫酸銅溶 液中，通過(guò)改變吸附劑用量驗(yàn)證其對(duì)吸附效果的影響，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。
[0033] 七、HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料吸附時(shí)間及初始濃度對(duì)吸附Cu2+的影響
[0034] 將改性李氏禾生物吸附劑分別投加到25_200mg/L的硫酸銅溶液中，調(diào)節(jié)溶液的 PH值為5,在一系列的吸附時(shí)間（0-120min)里吸附，測(cè)定李氏禾生物吸附劑中銅離子的吸 附量，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。
[0035] 八、反應(yīng)溫度的影響
[0036] 為了研究溫度對(duì)吸附效果的影響，在20_60°C范圍內(nèi)在上述的最佳實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn) 行了 HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料對(duì)Cu2+的吸附實(shí)驗(yàn)，吸附量隨溫度的變化如圖5 所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料的制備方法，其特征在于具體步驟為： (1) 采集李氏禾，然后用自來(lái)水沖洗3次，再用超純水沖洗3次； (2) 將步驟（1)所得李氏禾放入牛皮檔案袋中，置于80°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥24小時(shí)， 然后用高速粉碎機(jī)粉碎，粉碎后過(guò)50目篩； (3) 將Ig步驟（2)過(guò)篩后的李氏禾加入到IOOmL濃度為lmol/L HCl溶液中，調(diào)節(jié)搖床 恒溫25°C轉(zhuǎn)速為125r/min，反應(yīng)12小時(shí)后，用去離子水洗滌至pH近中性，過(guò)濾得目標(biāo)產(chǎn)物 在60°C的干燥箱中干燥24小時(shí)，得到的HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料的制備方法。(1)采集李氏禾，然后用自來(lái)水沖洗3次，再用超純水沖洗3次。(2)將步驟(1)所得李氏禾放入牛皮檔案袋中，置于80℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥24小時(shí)，然后用高速粉碎機(jī)粉碎，粉碎后過(guò)50目篩。(3)將1g步驟(2)過(guò)篩后的李氏禾加入到100mL濃度為1mol/L？HCl溶液中，調(diào)節(jié)搖床恒溫25℃轉(zhuǎn)速為125r/min，反應(yīng)12小時(shí)后，用去離子水洗滌至pH近中性，過(guò)濾得目標(biāo)產(chǎn)物在60℃的干燥箱中干燥24小時(shí)，得到的HCl溶液改性李氏禾重金屬吸附材料。本發(fā)明原料來(lái)源廣泛、成本低廉、效果顯著、操作過(guò)程簡(jiǎn)單、且吸附過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生二次污染；吸附后的Cu2+易于解吸，可以進(jìn)一步富集回收資源，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。
【IPC分類】C02F1/28, B01J20/30, C02F1/64, C02F1/62, B01J20/24
【公開號(hào)】CN105126776
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510543113
【發(fā)明人】陳俊, 林華, 梁亮, 游少鴻, 李海翔
【申請(qǐng)人】桂林理工大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日