[发明专利]一种高效去除重金属铅和镉香菇菌渣生物炭吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体为一种高效去除重金属铅和镉香菇菌渣生物炭吸附剂及其制备方法。

背景技术

水作为生命之源，同时也是重要环境介质。随着工农业现代化的急速发展，产生了一些对人体有害的污染物质，并且大多数排放进入环境，并通过各种作用方式，如渗透、直接排放等，而最终汇集于水体之中，尤以重金属为甚。众所周知，与一般的有机污染物不同，重金属具有难降解和难挥发的特性，并能通过食物链的富集作用，最终威胁到人类生命。因此，急需对废水中的重金属进行净化处理。

利用活性炭吸附处理含重金属废水具有处理方法简单、吸附效率高等优点。但利用活性炭处理含重金属废水成本较高，无法广泛使用。生物炭是生物质在完全或部分缺氧情况下经热解产生的高度芳构化的碳质材料。因其孔隙结构发达、比表面积大和离子交换量高等独特的物理化学性质，能较好地直接吸附废水中的重金属离子。目前，国内外利用有机物料制备生物碳的研究较多，如兰州理工大学张继义等利用小麦秸秆制备生物碳、浙江大学陈再明以水稻秸秆制备生物碳、北京科技大学张扬以玉米芯制备生物碳等，但现有研究多以单一原料制备生物炭，而以混合物料制备生物炭的研究较少，尤其缺乏多种生物质原料混合来制备高效去除重金属铅镉的生物炭。

发明内容

本发明的发明目的是针对以上问题，提供一种高效去除重金属铅和镉香菇菌渣生物炭吸附剂。该吸附剂可以有效利用每年大量产生的香菇菌渣，厌氧热解制备能高效去除重金属铅镉的生物炭，可进一步促进废弃物质的资源化利用，实现以废治废的目的。该利用多种生物质原料混合的菌渣制备生物炭，可确保制备的生物炭的高吸附性能，提高生物炭对含重金属废水的净化效果。

本发明的另外一个发明目的是提供以上所述高效去除重金属铅和镉香菇菌渣生物炭吸附剂的制备方法。

本发明的具体技术方案为：

一种高效去除重金属铅和镉香菇菌渣生物炭吸附剂的制备方法，该吸附剂所采用的原料为香菇菌渣，具体包括以下步骤：

(1)将香菇菌渣进行自然风干，使水分含量低于1-2％，去除非生物质组分后进行粉碎，过20-100目筛；

(2)将经上述处理后的物料置于瓷坩埚中，于500℃的马弗炉中进行厌氧热解2h，热解反应结束后，待坩埚冷却至室温后取出，得粗制生物炭；所述的厌氧热解温度为500℃，热解时间为120min，升温速度为10℃/min。

(3)将上述制备的粗制生物炭进行研磨后过100目筛，即获得高吸附性能的生物炭。

本申请中所采用的香菇菌渣为栽培食用菌香菇后的废弃物。作为优选，所述的香菇菌渣中含有以下质量百分含量的生物质：粗木屑(粒径1-2mm)82％、麸皮18％，总质量百分含量为100％。

以上所述的一种高效去除重金属铅和镉香菇菌渣生物炭吸附剂的应用，将该吸附剂用于处理含重金属铅的废水或含重金属镉的废水，当吸附剂投加量4.0g/L、废水中镉浓度100mg/L、温度为25℃、pH＝6、振荡时间12h，重金属镉的去除率达99.6％，吸附量达24.9mg/g；当该吸附剂的投加量1.0g/L、废水中铅浓度200mg/L、温度为25℃、pH＝5、振荡时间4h，重金属铅的去除率达99.6％，吸附量达199.8mg/g。

本发明的积极效果体现在：

(一)有效利用每年大量产生的香菇菌渣，厌氧热解制备能高效去除重金属铅镉的生物炭，可进一步促进废弃物质的资源化利用，实现以废治废的目的。

(二)利用多种生物质混合的菌渣制备生物炭，可确保制备的生物炭的高吸附性能，提高生物炭的净化效果。

(三)具有良好的去除效果，制备的生物炭对水中铅、镉的最高去除率达到99.8％、99.6％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，但不限制本发明的保护范围。

实施例1：

将收集到的3种不同配方香菇菌渣分别制备生物炭吸附剂，其中，将含麸皮15％、粗木屑85％的香菇菌渣标记为A；将含麸皮18％、粗木屑82％的香菇菌渣标记为B；含麸皮25％、粗木屑75％的香菇菌渣标记为C。具体制备步骤如下：

1、生物质原料预处理

将以上含有不同比例生物质的香菇菌渣分别进行预处理，经过自然风干，风干后生物质中水的质量百分含量为1％，去除泥沙等非生物质组分后粉碎过40目筛。

2、制备方法