[发明专利]一种改性玉米芯生物炭吸附剂的制备及其应用方法

说明书

一种改性玉米芯生物炭吸附剂的制备及其应用方法，涉及一种吸附剂制备及其应用方法，本发明以玉米芯生物炭为原料，将Fe负载在玉米芯生物炭上，同时吸附ASA和As(ⅴ)复合污染废水，该吸附剂比表面积大且含有多种功能团，能够同时与ASA和As(ⅴ)发生化学吸附和物理吸附作用，且固砷效果好。本发明实现了对ASA和As(ⅴ)复合污染废水同时进行综合处理，这更加契合工农业污染的实际情况，弥补了以往只能处理单一污染的不足，所用到的玉米芯生物炭原料来源广泛、成本低廉、可循环再生，具有节能、高效以及无二次污染的特点；该方法操作简单、易于实现工业化，可为大规模生产净化剂提供切实可行的途径，是一种很有发展前途的含ASA和As(ⅴ)废水/沉积物处理方法。

技术领域

本发明涉及一种生物炭吸附剂制备方法及其应用，特别是涉及一种改性玉米芯生物炭吸附剂的制备及其应用方法。

背景技术

对氨基苯砷酸又称阿散酸（ASA）是一种有机砷制剂。ASA由于其具有促进生长、提高饲料利用率，改善畜禽的外观性状等功效，常常作为一种饲料添加剂被广泛使用。大量研究表明，砷制剂虽极易被畜禽吸收，但利用率很低，一般仅为5%左右，未吸收的砷经动物代谢后以堆肥的形式，加之灌溉及雨水的冲刷，进入土壤及水体环境中。自20世纪80年代初新疆发现饮用水和土壤中砷含量超标，由于人长期饮用该地方的水，导致了砷中毒，我国已先后有12个省（区）发现了地砷病病区，这与生产砷制剂的工厂和养殖场日积月累地使用砷制剂关系颇密。目前，国内外对废水中砷污染的处理仅限于单一的有机砷或无机砷，因此，研究治理去除废水中有机砷及无机砷复合污染废水具有重大意义。

目前砷的处理法主要有高级氧化法、化学沉淀、生物法、吸附法等方法。新型高级氧化技术多种多样，但因其处理量有限，不能得到工业上的批量应用，一些方法尚在研究阶段，化学法处理成本高，而且常常会带来二次污染，生物法虽成本低但处理周期长，而且实验条件较为苛刻。相对于其他的水处理技术而言，吸附法的比表面积相对较大、对砷的吸附去除速率快,吸附的时候不需要其他药剂来辅助，而且无二次污染、简单易行。但目前缺少一种优良，价格低廉的吸附材料。

目前我国玉米芯除去工业原料化、基料化、饲料化、新型能源化利用外，尚余3800万t左右的玉米芯，大多直接用于生活燃料，形成玉米芯生物炭。生物炭主要C、H、O等元素组成，具有强吸附性的一类物质。Fe是一种很好的除砷试剂，Fe会与砷会形成铁砷共沉淀，能成功去除污水中的砷。因此本发明提出了如何将Fe负载在玉米芯生物炭上，以及探索对复合砷溶液的吸附条件和机理。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种以玉米芯为原料，通过高温煅烧制得生物炭，NaHCO₃为增孔剂，扩大其比表面积。利用其比表面积大的特点,负载Fe³⁺离子,以NaOH为沉淀剂，经洗涤、过滤、烘干得到一种改性的玉米芯生物炭的吸附剂。同时本发明利用改性吸附剂同时去除废水中的有机砷（ASA）和无机砷（As(Ⅴ)），为治理复合砷污染废水提供了依据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种改性玉米芯生物炭吸附剂制备方法，所述方法包括以下制备过程：

（1）将玉米芯放在马弗炉中500℃煅烧1.5 h,待自然冷却后，取出，过180目筛子；

（2）用50 mL饱和NaHCO₃溶液对碳化后的10 g玉米芯进行改性，先于超声波清洗机中超声5 min；后于磁力搅拌器中水浴搅拌30 min，静置30 min后对其进行离心，烘干4 h后，用蒸馏水清洗到中性，再放在烘箱中烘干；

（3）将所得颗粒8.0 g放入2 mol/L 100 mL的FeCl₃·6H₂O溶液中，超声5 min,然后边搅拌边缓慢滴入1 mol/L的NaOH溶液至出现浑浊沉淀出现，则滴定结束；

（4）继续搅拌20 min，然后将悬浊液贴标签在阴暗处静置4 h用蒸馏水洗2-3次，放入烘箱中干燥12 h后，过180目筛子，装袋密封保存备用。