[发明专利]一种黄菖蒲凹凸棒土复合粉末改性重金属吸附剂

说明书

本发明涉及重金属吸附剂领域，具体公开了一种黄菖蒲凹凸棒土复合粉末改性重金属吸附剂及其制备方法与应用。本发明以湿地植物黄菖蒲为原料，搭配凹凸棒土，并利用KOH进行改性，经高温热解后制备出一种高效的吸附材料，对处理含铜废水具有潜在的应用价值。本发明将所述重金属吸附剂应用于含重金属废水的处理中，既实现了资源化利用，又达到了“以废治废”的目的。

技术领域

本发明涉及重金属吸附剂领域，尤其涉及一种黄菖蒲凹凸棒土复合粉末改性重金属吸附剂。

背景技术

随着我国采矿、冶金、化工、电镀、印刷和制革等行业的发展，由此产生的铜、汞、铅、镉、铬、镍等重金属污染物迁移到水体中，浓度高时可达到10mg/L以上，远超地表水标准规定的0.01～1mg/L，导致我国水体重金属严重超标，从而造成污染。这些重金属会通过食物链在人体内富集，并且具有隐蔽性、长期性、不可降解性，对植物、动物甚至人类造成严重的损害。

人工湿地是重要的废水处理工艺，我国现有人工湿地面积约674.59万公顷，其中湿地植物是重要的组成部分，年产干重植物40.5×1010kg。目前大多数人工湿地植物未能得到妥善处置，未及时收割的植物在水中腐烂会释放氮磷和有机物，从而造成二次污染，影响人工湿地的正常运行，因此定期对植物收割是湿地管理体系的重要组成部分。但是收割后的植物面临着处置难题。

生物质作为一种有机固体废物和可再生资源受到越来越多的关注，在无氧或限氧的条件下，富含碳元素的生物质原料经过高温热解后产生的一种富碳固体物质称之为生物炭。现有研究中，制备生物炭的原料多为农作物、木材等富含纤维素的生物质，湿地植物作为生物质的一种，若能将其制备为对重金属有较好吸附性能的生物炭，对于污染物的去除及湿地植物的资源化利用具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种黄菖蒲凹凸棒土复合粉末改性重金属吸附剂及其制备方法与应用。以湿地植物黄菖蒲为原料，搭配凹凸棒土进行改性，经高温热解后制备出一种高效的吸附材料，对处理含铜废水具有潜在的应用价值。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种黄菖蒲凹凸棒土复合粉末改性重金属吸附剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将黄菖蒲粉末与凹凸棒土粉末混合，得到复合粉末；

(2)将所述复合粉末置于KOH溶液中浸泡，利用KOH改善其吸附活性位点和提高吸附性能，干燥后得到改性复合粉末；

(3)将所述改性复合粉末在惰性气体气氛下加热炭化，炭化后经洗涤去除游离KOH，干燥研磨过筛，即得黄菖蒲凹凸棒土复合粉末改性重金属吸附剂。

进一步地，所述步骤(1)中，黄菖蒲粉末与凹凸棒土粉末的混合比例为5:1。

更进一步地，所述步骤(1)具体为：将黄菖蒲粉末加入凹凸棒土悬浮液中，充分混合后抽滤干燥，得到复合粉末。如此，可使两种材料混合均匀复合充分。

更为具体地，所述步骤(1)将黄菖蒲粉末加入凹凸棒土悬浮液中，并将混合物放置于气浴恒温振荡器中以200r/min充分振荡3h，随后进行真空抽滤，将抽滤所得物置于烘箱中干燥，得到复合粉末。

前述方法中，所述凹凸棒土悬浮液的制备方法为：将凹凸棒土粉末添加到去离子水中，用超声仪对混合物进行超声处理，得到稳定的凹凸棒土悬浮液。

在本发明的具体实施方式中，所述黄菖蒲粉末的制备方法为：将黄菖蒲进行反复清洗，置于烘箱中于60～105℃烘干至恒重，使用植物粉碎机粉碎后过80目筛。

进一步地，所述步骤(2)中，复合粉末与KOH溶液的质量比为1:1～1:3。