[发明专利]一种利用海产品废弃物制备除砷吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用海产品废弃物制备除砷吸附剂的方法，属于吸附剂制备技术领域。

背景技术

砷是一种有毒的类金属化学元素，在工业生产及农药喷洒等过程中，砷或砷化物通过工厂排放的污废水进入水体，或富集在农作物上。长期饮食超标的含砷水或食物，会使砷在人体内蓄积，引发各种砷中毒，严重威胁人类的健康。

目前，传统的除砷方法有混凝沉淀法、蒸发浓缩法、离子交换法、膜分离法等。然而，在实际应用中，上述方法都存在许多问题，如：混凝沉淀法需投加大量的铁盐等混凝剂，可能引起处理水中重金属含量升高，同时产生大量含砷污泥，增大处理成本。而且上述方法在处理低浓度含砷废水时，需投加大量药剂，耗资大，去除率低，限制了其在水处理领域的应用。采用生物吸附法处理含砷废水，浓度不再是制约条件，而且处理成本低、反应条件适应范围宽、去除率高，有广阔的应用前景。常用的吸附剂有活性氧化铝、活性炭等，但这些吸附剂普遍存在吸附容量低、机械强度差、成本高等问题，制约了生物吸附法的推广应用。因此，推进生物吸附技术在水处理技术领域的应用，关键在于降低生产成本，寻找廉价的制备原料。  

餐饮业每天都会产生大量的海产品废弃物，如：鱼骨、蟹壳、花蛤等，这类海产品废弃物大多比较坚硬，为垃圾处理增加了难度，如果将这类海产品废弃物回收，用于制备吸附剂的原材料，变废为宝，同时降低了污水的处理成本，即环保又经济。

发明内容

针对现有除砷吸附剂存在的制作成本高、机械强度差等问题，本发明提供一种利用海产品废弃物制备除砷吸附剂的方法，可获得吸附容量高、吸附性能好、机械强度高的除砷吸附剂。

    本发明的利用海产品废弃物制备除砷吸附剂的方法，包括以下步骤：

（1）将海产品废弃物清洗、85℃烘干和粉碎后，浸泡于浓度1mol/L的HCl或质量浓度5%-10%的NaHCO₃溶液中3小时，取出后用蒸馏水冲洗至洗脱液呈中性，85℃烘干，得海产品废弃物原料；

（2）将步骤（1）中所得的海产品废弃物原料在马弗炉中进行炭化和活化：在400-600℃炭化20分钟-30分钟，然后按质量比1:1-1:3的浸渍比浸入质量浓度为40%-80%的磷酸中，浸渍时间为8小时-12小时，将浸渍后的海产品废弃物原料从室温以100℃/分钟的升温速度在马弗炉中加热至温度450-550℃活化，活化时间为15分钟-20分钟；

（3）将活化后的产物冷却至室温后，按质量比1:1的比例浸泡到浓度为0.5-1mol/L的氯化铁溶液中12小时；

（4）用去离子水洗涤至洗脱液呈中性，烘干后粉碎过50目筛，得到海产品废弃物除砷吸附剂。

优选的，步骤（2）中磷酸最佳质量浓度为50%。

优选的，步骤（2）中海产品废弃物原料与磷酸的质量比为1:2，浸渍时间为10小时。

优选的，步骤（2）中的炭化温度为500℃，炭化时间为25分钟；活化温度为450℃，活化时间为20分钟；

本发明具有如下优点：

1.以海产品废弃物为原料制备除砷吸附剂，原料易得，制备方法简单，成本低，可再生利用，避免了产生二次污染。将海产品废弃物回收利用，具有重要的经济效益和环境效益。

2.采用H₃PO₄活化法预处理后，活化温度低，节约能耗，且易对产生的孔隙结构进行调整。消耗的磷酸量少，不仅降低了生产成本，而且实现了清洁生产，保护了环境。

3.经实验对比得出，吸附剂经氯化铁溶液浸泡后，吸附反应时间缩短且吸附容量提高了20% 。

4.制备的吸附剂反应条件适用范围宽、对高浓度和低浓度的含砷废水都有很好的处理效果、成本低、吸附效果好、机械强度高。

具体实施方式

实施例1

选用鱼骨作为原材料，将其清洗、85℃烘干和粉碎后，浸泡于质量浓度5%-10%的NaHCO₃溶液中3小时，取出后用蒸馏水冲洗至洗脱液呈中性，85℃烘干，得鱼骨原料。将所得原料在马弗炉中500℃下炭化25min后，与质量浓度为50%的磷酸混合，浸渍比为1:2，浸渍时间为12小时。浸渍后的鱼骨原料从常温以100℃/min的升温速度在马弗炉中加热，至活化温度500℃，活化时间为18min。冷却至室温后，按质量比1:1的比例浸泡到0.5mol/L的氯化铁溶液中12h后，用蒸馏水洗涤至洗脱液pH为7，烘干后粉碎、过50目筛，得粒径小于0.3mm的鱼骨除砷吸附剂。