[发明专利]一种基于生物质材料的重金属吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种基于生物质材料的重金属吸附剂及其制备方法。

背景技术

环境污染对人们的健康构成巨大威胁，特别是水体中的重金属污染，常常造成灾难性的后果。如六价铬(Cr(VI)) ，可抑制细胞内谷光甘肽还原酶，已被证明具有致癌性，所以对重金属污染水源的治理成为当前迫在眉睫的问题，开发经济、有效的重金属治理方法也成为环保领域的一项重要内容。

现有较为成熟的重金属污染处理技术可分为化学法和物理法。化学法普遍存在二次污染，有的还存在能耗高、造渣量大的问题，特别是对低浓度重金属废水处理效果不佳。物理法虽二次污染小、造渣量少，但处理成本相对较高，设备投入大。

而生物质吸附材料是近年来国内外发展起来的一种新型重金属废水处理材料，具有在低浓度下金属离子可以被选择性吸附、处理效率高、pH值和温度条件范围宽、能耗低、来源广、成本低以及可有效地回收一些贵重金属等优点。一些废弃的生物质材料，如玉米芯、稻壳、花生壳、麦壳、甘蔗渣、果壳/皮等，可直接用作重金属离子的吸附剂，不但成本低廉，而且减少了废弃物可能造成的污染，如谢红梅等比较了几种生物质材料对Cr⁶⁺的吸附效果，吸附能力依次为花生壳、玉米芯、麦壳、玉米秆[谢红梅,贺毅,许尊炼 等.农业有机废弃物对废水中Cr⁶⁺吸附效果的研究[J].云南农业大学学报：自然科学版.2010,25(2): 178-182.]。张庆芳等以花生壳吸附Cr⁶⁺，认为pH是影响吸附的最主要因素，而吸附剂用量、吸附温度、吸附时间的影响相对较小。[张庆芳，杨国栋，孔秀琴 等.改性花生壳吸附水中Cr⁶⁺的研究[J].化学与生物工程:2008]。吕慧峰等研究了酸性甲醛改性花生壳对重金属离子的吸附性能，发现改性使少量含有芳香环、羟基、羧基、C-O和C-O-C键的混合物被脱除，导致对Pb²⁺的吸附量明显降低，而对Cr³⁺、Cu²⁺的影响相对较小 [吕慧峰，翟建平，李琴 等.酸性甲醛改性对花生壳吸附重金属离子的影响[J].环境污染与防治，2007，29（11）：837-840.]。

早期开发的生物质材料对重金属离子均表现出一定的吸附能力，但也普遍存在一些问题，如为了改性处理都要将生物质材料打碎成细粉状，不但改性过程较为复杂，有些改性剂还可能造成二次污染，而且粉料吸附剂也给使用带来很大的不便。最近申请公开的专利（公开号CN 104138748 A）“一种大幅提高废弃生物质吸附重金属的复合生物吸附剂及其制备方法”提出了一种将纳米水合氧化铁负载于农作物或木材废弃物制成的颗粒表面从而得到生物吸附剂的方法，所用生物质颗粒粒径为0.1-1.0mm，可将常见重金属 Pb²⁺、 Cd²⁺、 Cu²⁺等浓度降低到安全控制标准以下。尽管改用粒状原料大大提高了实用价值，但其处理过程仍较繁琐，而且该方法对水污染中较为常见且危害严重的Cr⁶⁺吸附能力未提及，应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于生物质材料的重金属吸附剂及其制备方法，以表面具有沟槽结构的蔺草为基材，通过壳聚糖做粘结剂将活性炭微粒负载到蔺草表面制成得到。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于生物质材料的重金属吸附剂，包括基材、粘结剂、活性炭微粒，所述基材为表面具有沟槽结构的蔺草，所述粘结剂为壳聚糖，且所述蔺草的表面负载有所述活性炭微粒，所述活性炭微粒负载到所述蔺草表面上所制成的一种基于生物质材料的重金属吸附剂大幅度提升了其对重金属的吸附能力，在ph值1至6的范围内对浓度100ppm的六价铬，当重金属吸附剂用量达到10g/L以上时，可实现99%以上的吸附率，而且使用后的金属吸附剂经过2%的NaOH溶液再生，对Cr⁶⁺仍然具有良好的吸附能力。

作为优选，所述表面具有沟槽结构的蔺草选自野生蔺草或蔺草加工业中废弃的蔺草，本发明所采用的基材使得成本大大降低，选用的蔺草本身便具有较高的强度，十分易于制成颗粒状的原料，使用很方便，而且不会造成二次污染，具有环境友好的特性。

一种基于生物质材料的重金属吸附剂制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、将烘干后的蔺草截断，得到长度2mm-5mm的蔺草颗粒作为基材；