[发明专利]一种去除水中重金属镉的水热炭吸附剂的制备方法

说明书

一种去除水中重金属镉的水热炭吸附剂的制备方法，采用两步改性方法制备的氢氧化钾改性浒苔水热炭，具有较多的官能团，吸附效率高，为吸附重金属镉提供新的吸附材料；该制备方法比较系统的研究了KOH对浒苔水热炭的改性效果，改性水热炭吸附效果比水热炭吸附效果明显提高；与化学沉淀、膜分离、生物降解方法相比，本发明利用浒苔基水热炭吸附去除水中重金属镉的方法，操作简单，成本低，具有产业化前景。

技术领域

本发明涉及一种水热炭材料制备及在污水处理领域中的应用，具体为一种去除水中重金属镉的水热炭吸附剂的制备方法。

背景技术

镉在人体内累积，对肾脏和骨骼造成严重损害，腹泻，流涎，恶心和肌肉痉挛，肾脏退化，慢性肺部疾病和骨骼畸形。因此，开发有效的技术来处理自然环境中的镉污染废水是非常重要的。目前，废水中镉的去除具有以下处理技术：化学还原、膜技术、离子交换、混凝絮凝、化学沉淀、电化学处理、化学氧化和还原，在各种吸附剂上的吸附、反渗透、超滤、纳滤、和蒸发回收。然而，这些方法具有开发成本高，效率低，导致二次污染物和不完全离子去除的缺点，吸附被认为是一种相对环保且通用的从污水中去除镉的方法，效率高且费用低。

在各种吸附剂中，碳材料如生物炭和活性炭（AC）已被广泛开发以去除含水污染物。与活性炭相比，水热炭比活性炭具有更好的物理性能，其经济可行性更高。水热炭是一种以生物质或其组分为原料，以水为溶剂和反应介质，在150 ～ 375 ℃和自生压力下，经水热反应得到的以碳为主体，含氧官能团丰富，热值( HHV) 高的黑色固体产物。水热炭的性质主要受原料种类、反应温度、时间和改性剂种类的影响。水热炭在吸附、多孔炭制备、催化剂载体和清洁能源等领域展现出了良好的应用前景。

近年来，各种改进方法已被开发出来以进一步提高水热炭的吸附能力。以前的工作是使用普通的化学活化剂如ZnCl₂，H₃PO₄，KOH等。

发明内容

针对目前海洋藻类水热炭研究内容相对匮乏，本发明一种去除水中重金属镉的水热炭吸附剂的制备方法，提供了一种以浒苔为原料，KOH两步法改性的水热炭制备技术，解决现有技术的不足，提供一种吸附容量大，成本低的去除水中重金属镉的方法。

KOH改性浒苔水热炭制备方法，具体实验步骤如下：

1. 首先将获得的浒苔洗涤4次，冷冻干燥；

2. 预炭化：取20 g冷冻干燥后的浒苔样品放入体积为250 mL的高压反应釜中，并加入200 mL的蒸馏水，在N₂氛围，将高压釜的温度从室温升至200 ℃，并在该温度下保持1 h，反应结束后，将高压釜自然冷却至室温，所得固体用蒸馏水冲洗3次、抽滤，将该固体放置于温度为105 ℃的烘箱中烘干12 h，称重，即得到浒苔水热炭；

3. 将得到的浒苔水热炭与两倍质量的KOH固体混合，并于研钵中进行研磨，将研磨后的样品放入管式炉，通入氮气，祛除残留在管式炉中的空气，然后将管式炉温度以2 ℃/min从室温升至700 ℃，并在该温度下活化处理1 h，得到炭用1000 mL超纯水抽滤、洗涤3次，并放置于温度为105 ℃的烘箱中烘干过夜；将干燥后的样品放入盛有200 mL浓度为60 % 的HF水溶液的烧杯中，室温浸泡6 h；然后用1000 mL的超纯水对该样品进行洗涤、抽滤3次，将得到的固体放置于温度为105 ℃的烘箱中烘干过夜，研磨，即得氢氧化钾改性浒苔水热炭。