[发明专利]一种以烟蒂为原材料制备重金属吸附材料的方法

说明书

本发明提供了一种以烟蒂为原材料制备重金属吸附材料的方法，包括如下步骤：1)将烟蒂去除包装纸，粉碎得到蓬松粉末，取蓬松粉末加入水中在200‑300℃下反应，反应结束降至室温后，洗涤离心产物，干燥得到固体材料；2)将步骤1)所得到固体材料与氢氧化钾混合均匀，在惰性气体的保护下，于高温炉中在400‑600℃下反应；反应结束降至室温后，收集固体材料；3)将步骤2)所得固体材料，用酸溶液调节至中性，并干燥，得到吸附材料。本发明将烟蒂进行水热反应，再经过活化、清洗干燥等后续处理，最后得到用于吸附水中铅离子的碳材料。本发明具有原料易得、制备简单、成本低廉、绿色环保、吸附效果好等优点。

技术领域

本发明属于吸附材料制备技术领域，具体涉及一种以烟蒂为原材料制备重金属吸附材料的方法。

背景技术

铅是人类最早发现的金属之一，它在自然界中十分普遍。铅的毒性是一种潜在的毒性，对人体的中枢神经、造血系统、肝脏系统、肾脏系统等都会产生严重的紊乱，造成严重的疾病。铅的急性毒性十分罕见并且与人类职业造成的暴露有关，而慢性毒性很普遍，发生在血铅水平约为40-60μg/dL时。铅拥有的独一无二的性质，如：柔软性、高延展性、低熔点和耐腐蚀性，使其在汽车、油漆、陶瓷、塑料等多种工业中广泛应用。这也造成游离态的铅在生态系统与惰性环境中的出现增加。铅的不可生物降解的性质使其在能够长期存在于环境水体中，对环境与人体产生极大的威胁。因此，去除水体中的铅离子十分必要。

目前，去除水体中铅离子的方法有很多，主要有化学沉淀法、离子交换法、膜过滤法、电化学、吸附法、反渗透、生物法等方法。其中的吸附法因吸附剂廉价易得、能耗低、不产生二次污染、对设备要求不高，是最有效的方法之一，而活性炭材料是常用的吸附剂。

烟蒂是一种重要的固体废弃物，据估计全球每年会产生大约5.8万亿个烟蒂，总重量超过80万吨。烟蒂的随意丢弃不仅会产生大量的垃圾，其中所含的尼古丁等有害物质可能释放到环境中，对野生动物和人类健康产生危害。烟蒂的材料主要是醋酸纤维，以它作为碳源可以制备活性炭材料用于铅离子的吸附，是一种变废为宝的途径。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种以烟蒂为原材料制备重金属吸附材料的方法，将烟蒂有效利用后得到用于吸附水中铅离子的碳材料。

为了实现上述目的，在基础的实施方案中，本发明提供了一种以烟蒂为原材料制备重金属吸附材料的方法，包括如下步骤：

1)水热碳化：将烟蒂去除包装纸，粉碎得到蓬松粉末，取蓬松粉末加入水中在200-300℃下反应，反应结束降至室温后，洗涤离心产物，干燥得到固体材料；

2)活化：将步骤1)所得到固体材料与氢氧化钾混合均匀，在惰性气体的保护下，于高温炉中在400-600℃下反应；反应结束降至室温后，收集固体材料；

3)清洗干燥：将步骤2)所得固体材料，用酸溶液调节至中性，用纯水清洗三次后干燥，得到吸附材料。

在一种优选的实施方案中，步骤1)中所述蓬松粉末与水质量比例为1:8-12。

在一种优选的实施方案中，步骤1)中所述反应的升温程序为，以3-5℃/min的速率升温至200-300℃，并保持1.5-2.5h后以3-5℃/min的速率降温至室温。

在一种优选的实施方案中，步骤1)中所述干燥温度为110-115℃。

在一种优选的实施方案中，步骤1)中所述蓬松粉末与水质量比例为1:10；

步骤1)中所述反应升温程序为：以5℃/min的速率升温至250，并在250下保持2h后以5℃/min的速率降温至室温；

步骤1)中所述干燥温度为112℃。