[发明专利]一种含Fe3+的改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于改性吸附剂材料制备领域，特别是涉及针对工业废水中的一种含Fe3+的改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，冶金、采矿、电镀、催化、仪表、合金和化工等工业生产过程中会产生大量的含铜废水，铜为不可降解物质，会在生物体中累积，最终将通过食物链对动植物以及人体造成危害。而且铜是人体所需的微量元素，但过量的铜会对人体健康造成损害。调查研究表明，水中铜达0.01mg/L时，对水体自净有明显的抑制作用，超过3.00mg/L会产生异味，超过15.00mg/L就无法饮用。含铜废水如不加处理直接排入水体，会对环境、人体造成危害。所以去除废水中铜等重金属离子逐渐引起人们的关注，现已成为当今环境工程领域的一个急需解决的问题。

传统的去除水中重金属的方法有化学沉淀法，离子交换法，膜分离法，重金属络合剂法和吸附法，在这些不同理化处理过程中，吸附法简便、经济、稳定、选择性高、吸附容量大等特点，其经济可行性和环境友好型已被认为是最具有前景的方法，特别在低浓度重金属废水的处理中。

工业废水中的重金属离子浓度较低，对其回收利用有一定的难度。目前，多采用离子交换法、沉淀法、活性炭法等技术处理，但都存在一些不足。目前研究表明，许多农林废弃物是有效的吸附剂，例如稻壳、玉米芯、坚果壳和甘蔗渣等。采用核桃壳作为吸附剂，去除模拟废水中的Cu²⁺，核桃壳具有较大的比表面积的离子交换性，可发生物理吸附和化学吸附，因而被广泛用于废水处理，加入化学试剂进行改性来提高处理效果。

鲁秀国等人^[1]采用原始核桃壳吸附废水中的Cu²⁺，在pH 5.0、吸附剂用量2.5g，Cu²⁺初始浓度20mg/L、吸附时间360min，在此条件下100mL水样在200r/min、25℃条件下吸附的Cu²⁺去除率达70％，吸附量0.702mg/g；王东梅等人^[2]和施薇等人^[3]分别采用ZnCl₂和KMnO₄改性花生壳处理含铜废水，可大大提高对Cu²⁺的吸附率；陈良霞等人^[4]以玉米芯做原料，用酒石酸改性，利用改性玉米芯吸附水中的Cu²⁺，其吸附去除率为68％，是普通玉米芯的3倍；唐文清等人^[5]用柠檬酸改性柚子皮纤维素来吸附废水中铜离子，吸附率92.7％，吸附量18.54mg/g；于化江等人^[6]用柠檬酸改性的锰矿对Cu²⁺的饱和吸附量可增大到35.97mg/g。专利CN201310367160.5采用十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳来吸附染料，对偶氮染料活性艳红K-2BP有优异吸附容量，饱和吸附量可高达203.5mg/g；专利CN201310324695.4以废材核桃壳为原料，并且在碱性环境下，以环氧氯丙烷为醚化剂，二乙烯三胺为交联剂，分两步进行改性引入氨基基团，复合制备一种含多氨基的改性核桃壳阳离子吸附剂，对阴离子型偶氮染料的吸附容量可达500mg/g，约是未改性核桃壳的9倍；专利CN201110246973.X将核桃壳制备成活性炭用于净化低浓度磷化氢。

上述专利对Cu²⁺都有一定的去除率，相比之下核桃壳的去除率高，吸附量高，更经济环保，其改性后可大大提高对Cu²⁺的吸附去除率；而且对于核桃壳的改性，一般都制成活性炭，制成活性炭方法复杂、成本高、难再生；改性的核桃壳大部分用于对染料的吸附，其对重金属的吸附较少，所以本专利采用改性核桃壳吸附重金属离子，方法和操作简单，去除率高，其推广前景很大。

参看文献：

[1]鲁秀国,鄢培培,党晓芳,核桃壳对模拟废水中Cu²⁺的吸附性能研究[J].环境污染与防治,2014,36(1):1-8.

[2]王东梅,龚正君,陈钰,等.ZnCl₂改性花生壳对含铜废水的吸附研究[J].广东农业科学,2013,(19):175-177.

[3]施薇,严素定,唐大平,改性花生壳对Cu²⁺的吸附[J].离子交换与吸附,2012,28(5):442-448.

[4]陈良霞,陶红,宋晓锋,等,改性玉米芯吸附水中重金属离子的实验研究[J].水资源与水工程学报,2013,24(6):180-184.