[发明专利]一种改性山竹壳生物炭及利用其降低水体中钒的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种改性山竹壳生物炭及利用其降低水体中钒的方法。

背景技术

近年来随着工农业不断发展，矿山开采、工农业活动等也随着增大，大量重金属离子进入水体中，对水体质量和人体健康有着不良的影响。目前水体中重金属离子的去除成为了研究重点，主要的研究方法包括：化学沉淀法、化学絮凝法、电化学法和生物吸附法。

其中化学沉淀法主要包括铁屑沉淀法、二氧化硫沉淀法和钡盐沉淀法。离子交换树脂是一种人工合成的含有大量活性可交换基团的高分子功能材料，树脂上的可交换离子与废水中的金属离子进行交换反应，将金属离子置换到离子交换树脂上，从而达到去除金属离子的效果。吸附法是指利用多孔性的固体吸附剂将水样中的一种或多种重金属离子吸附于表面，再通过解吸作用达到分离和富集重金属的目的。吸附材料主要包括多孔碳材料吸附剂、高岭土等无机吸附剂、腐殖酸等有机吸附剂以及生物吸附剂。能够从溶液中分离重金属离子的生物体或其衍生物都被叫做生物吸附材料。生物吸附法是处理水体中重金属污染的一类重要方法，该方法处理效率高、运行成本低、无二次污染且可重复利用。

生物吸附法当前常用的吸附剂有树脂、壳聚糖、硅藻土、膨润土、活性炭，但利用生物材料如花生壳、椰壳等农林废弃物以及蟹壳、贝壳等非活体生物组织，处理含钒废水的相关研究仍较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型改性山竹壳生物炭。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是提供了一种改性山竹壳生物炭，其由以下方法制备得到：

A、取山竹果皮，清洗后，经高温真空加热、洗涤、烘干，得山竹壳生物炭，粉碎后得到粉末状材料；

B、将步骤A所得粉末状材料与氢氧化钠溶液混合，经振荡、抽滤，得滤饼，滤饼经洗涤、烘干，得改性山竹壳生物炭。

其中，上述所述的改性山竹壳生物炭中，步骤A中，所述高温真空加热的温度为400～600℃，真空度为0.01～0.10MPa。

其中，上述所述的改性山竹壳生物炭中，步骤A中，所述粉末状材料的粒度为过100目筛，取筛下物。

其中，上述所述的改性山竹壳生物炭中，步骤B中，所述氢氧化钠溶液的浓度为60～100g/L。

其中，上述所述的改性山竹壳生物炭中，步骤B中，所述粉末状材料与氢氧化钠溶液的固液比为1：10～50；其中，粉末状材料以质量计，氢氧化钠溶液以体积计。

其中，上述所述的改性山竹壳生物炭中，步骤B中，所述振荡的速度为100～400rpm。

其中，上述所述的改性山竹壳生物炭中，步骤B中，所述振荡的时间为6～12h。

本发明还提供了利用上述改性山竹壳生物炭降低水体中钒的方法，包括以下步骤：

将改性山竹壳生物炭与含钒废水混合，经振荡、抽滤，得净化溶液。

其中，上述所述的利用改性山竹壳生物炭降低水体中钒的方法中，所述含钒废水的钒浓度为20～200mg/L。

其中，上述所述的利用改性山竹壳生物炭降低水体中钒的方法中，所述改性山竹壳生物炭与含钒废水的固液比为1：5～10；其中，改性山竹壳生物炭以质量计，含钒废水以体积计。

其中，上述所述的利用改性山竹壳生物炭降低水体中钒的方法中，所述振荡的转速为100～400rpm。

其中，上述所述的利用改性山竹壳生物炭降低水体中钒的方法中，所述振荡的温度为10～100℃。

其中，上述所述的利用改性山竹壳生物炭降低水体中钒的方法中，所述振荡的时间为3～12h。

本发明的有益效果是：

本发明先将山竹壳制得山竹壳生物炭，生物炭材料表面富含多种官能团和大量的孔隙结构，具有很好的吸附效果；再经过适当浓度的氢氧化钠溶液改性处理，改性山竹壳生物炭具有更多的吸附位点，羧基、羟基等具有吸附性质的官能团裸露出来并形成完全的小孔和中孔，山竹壳生物炭在改性过程中化学基团与钠离子结合，能有效地增加离子交换效率，一方面增强了山竹壳生物炭吸附性能，一方面增大了比表面积，与未经过改性处理的生物材料相比，改性山竹壳生物炭更适合应用于废水中重金属离子的去除；山竹壳作为一种农林废弃物，在农业和食品加工业中产量巨大，本发明利用改性山竹壳生物炭降低水体中钒，不仅实现了废弃物再利用，还能够有效回收利用废水中的钒，减轻钒对环境的影响，具有显著的社会效益。

具体实施方式

具体的，一种改性山竹壳生物炭，其由以下方法制备得到：