[发明专利]污染水体重金属的吸附材料的制备方法及其处理方法

说明书

技术领域

本发明属于植物化学和吸附科学领域，特别涉及污染水体重金属的吸附材料的制备方法及其处理方法。

背景技术

我国是一个农业大国，每年产出的农业废弃物量是巨大的，而玉米秸秆在众多农业废弃物种类中占有量非常突出。然而，除了部分玉米秸秆或转化成乙醇、或堆肥还田、或用作饲料和食用菌基料、或提取木糖醇等之外，还有相当一部分的玉米秸秆是直接烧掉的，而且由于各地区发展的不均衡，被烧掉的玉米秸秆所占的比例可能更高，不但利用率极低，浪费资源，而且还污染环境，破坏生态平衡。如果能把直接烧掉的这部分玉米秸秆制备成可以吸附水体重金属离子的吸附剂，既可以充分利用丰富的玉米秸秆资源，提高其产品附加值，又可以有效地去除水体重金属污染物，有效地保护了环境生态。

玉米秸秆数量巨大，价格低廉、具有可再生循环、再生周期短、可生物降解、环境友好和绿色能源等众多优点，而且秸秆结构中的孔隙度高、比表面积大，容易与重金属镉离子等发生物理吸附；与此同时，秸秆自身含有一些活性物质，例如单宁、黄酮醇以及果胶质等，可与镉离子间发生相应的化学吸附。尽管玉米秸秆已经具有一定的重金属离子吸附能力，但是其活性组份的含量低，吸附能力仍然不尽如人意。这是因为玉米秸秆最主要的组份-纤维素，在纤维素大分子间，纤维素和水分子间，以及纤维素大分子内部都可以形成氢键，氢键的作用使得纤维素上具有吸附功能的羟基（-OH）被束缚起来，所以未经改性的纤维素组份的吸附能力也是很低的，必须通过必要的化学改性来提高其吸附性能。

本发明直接以玉米秸秆作为原料，探索一种有效的改性方法，使之成为性能良好的吸附材料，达到有效去除重金属离子的目的，并深入研究其吸附性能与结构特征，以期对玉米秸秆的有效利用提供新的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污染水体重金属的吸附材料的制备方法及其处理方法。

本发明所采取的技术方案是：

污染水体重金属吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将玉米秸秆洗净、干燥、粉碎、过筛后，浸入质量浓度为1～10%的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液中反应60～120分钟，玉米秸秆与氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液的固液比为1～100g/ml；

2)然后加入质量浓度为85～95%的环氧氯丙烷水溶液，玉米秸秆与环氧氯丙烷水溶液的固液比为1～100g/ml，反应12～24小时后，抽滤，得固体样品a；

3)将固体样品a浸入质量浓度为1～15%的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，再加入质量浓度为85～95%的二硫化碳水溶液，固体样品a与氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液、二硫化碳水溶液的固液比均为1～100g/ml，继续反应30～60分钟，抽滤，得固体样品b；

4)将固体样品b浸入质量浓度为5～15%的硫酸镁水溶液，固体样品b与硫酸镁水溶液的固液比为1～100g/ml，继续反应10～20分钟，抽滤，洗涤至中性，得固体样品c；

5)将固体样品c烘干，即得到污染水体重金属吸附材料。

优选的，步骤1）中，过筛尺寸为20～80目。

优选的，所述固液比为10～20g/ml。

优选的，步骤3）中，加入二硫化碳水溶液后，辅以微波处理，反应时间为10～20分钟。

优选的，步骤4）中，硫酸镁水溶液的质量浓度为5%。

优选的，步骤4）中，洗涤液为硫酸镁和乙醇的混合液，其中硫酸镁的质量浓度为5%，乙醇的纯度为95～100v/v%。

优选的，步骤4）中，抽滤后，洗涤至pH7.0～7.5。

优选的，步骤5）中，将固体样品c在50～60℃烘干。

污染水体重金属的处理方法，步骤如下：向污染水体中投加吸附材料，使其浓度为0.5～25g/L，调pH至3.0～7.0，进行吸附处理；所用吸附材料由上述方法制备。

优选的，在120～180rpm条件下进行吸附处理，处理时间为6小时以上。

本发明的有益效果是：

本发明充分利用农业废弃物玉米秸秆，通过黄原酸盐改性处理后作为污染水体包括镉离子在内的重金属的吸附材料，可取得良好的吸附效果。

将本发明方法制备的吸附材料用于处理重金属污染水体，适宜条件为中性及酸性的水体环境，pH为7.0时处理效果最好。

本发明方法制备的吸附材料可用于处理重金属镉离子浓度在100mg/L以下的污染水体，镉离子的去除率高达96%，且投加量较少的情况下也能达到很好的吸附效果。

附图说明