[发明专利]一种活性炭-柿单宁复合吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭-柿单宁复合吸附剂的制备方法。该复合吸附剂适用于处理含有重金属离子的工业废水以及居民生活用水的净化与处理。

背景技术

在众多环境污染中，重金属由于自身不能被自然降解，进而易通过食物链进入人体，严重危害人类健康，因此在水体中的污染越来越引起人们的注意。铅、镉等及其化合物因广泛应用于采矿、冶炼、电子、电镀、石油、肥料制造等行业，已成为污水中的重要污染源而备受人们的关注，在环保、卫生、食品等部门世界各国均有严格的法规限制其允许量。

目前国内去除水体中铅、镉的方法有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、液膜法和电渗析法等，吸附法高效、易操作，因而被广泛应用于水体中低质量浓度(≤50mg/L)重金属离子的有效去除。近年来，有报道利用天然生物质为原料制备的吸附材料可用于水体中pb²⁺的吸附去除。

活性炭作为一种非极性吸附剂，来源丰富，是目前废水处理中应用最广的吸附剂之一。它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，同时还可以活化再生。

柿单宁是一种资源丰富价廉易得的天然高分子化合物，易溶于水、乙醇、丙酮等，主要存在于涩柿子的果实中，是一种丰富的可再生的天然高分子材料。我国涩柿资源尤为丰富，柿果单宁的性质比较复杂，性质非常活泼。它具有特异的紫外吸收性能、消毒杀菌、除臭、抗氧化等功效。柿单宁分子中有很多个邻位、间位酚羟基，可作为多羟基配体与金属离子进行配体交换反应，其结构如图1所示。两个相邻的酚羟基能以氧负离子的形式与有毒金属离子形成稳定的五元环鳌合物，邻苯三酚结构中的第三个酚羟基虽然没有参与络合，但可以促进另外两个酚羟基的离解，从而促进络合物的形成及稳定。所形成的网状螯合物能在不同pH值下沉淀，具有分离金属离子的效果。

实验结果表明，柿单宁有优异的杀菌和静菌效果，可以作为绿色抗菌材料使用。由于柿单宁易溶于水，很难直接用于水体中金属离子的去除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活性炭-柿单宁复合吸附剂的制备方法，该方法成本低、工艺简单，所制备的复合吸附剂具有吸附效果较好的特点。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种活性炭-柿单宁复合吸附剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)活性碳的预处理：①按活性碳∶蒸馏水＝100g∶500ml，将活性碳加入蒸馏水煮沸(指95～100℃)搅拌1h，然后再搅拌1h；抽滤得到固体；②酸洗：按活性碳∶盐酸溶液＝100g∶250ml，选取浓度为5～6mg/L的盐酸溶液，所得到的固体中加入盐酸溶液，加热到90～100℃搅拌1h，随后静置24h，抽滤用蒸馏水洗涤，直至最后冲洗液的pH＝5.0～6.0；

③以上步骤②的酸洗过程至少重复3次；

④酸洗后所得到的固体于85～105℃烘箱中烘干至恒重，得到经处理后的活性炭，备用；

2)按经处理后的活性炭∶柿单宁溶液＝0.500g∶250ml，选取经处理后的活性炭和浓度为40mg/L的柿单宁溶液，取经处理后的活性炭加入pH＝3.0的柿单宁溶液，在磁力搅拌8～24h，然后用油性滤纸过滤，用蒸馏水冲洗，随后于85～105℃烘箱中烘干，即制得活性炭-柿单宁复合吸附剂。

制得的活性炭-柿单宁复合吸附剂为17.32mg柿单宁/g活性炭，经试验此时的复合吸附剂对重金属离子的吸附率较高。

所用活性炭为粉状活性炭，所用柿单宁的分子量为1～1.5万。

所用柿单宁溶液的制备：采摘青柿果破碎后，按青柿∶水的质量比＝1∶0.5～10的比例浸泡7天，再榨汁、除渣过滤后，自然发酵1～2年，得到柿单宁溶液(红褐色溶液)。

活性炭-柿单宁复合吸附剂对中金属离子吸附的方法为：重金属离子的浓度在10mg/L-50mg/L，最佳吸附条件为PH＝5.0，复合吸附剂用量为2.0g/L，吸附时间为1.0h。

本发明通过复合手段把天然高分子物质组装到活性炭的表面，以提高重金属离子的吸附效率。天然高分子物质-柿单宁，是一种可再生的生物资源，具有众多的酚羟基，可以作为一种多基配体与有毒金属离子发生络合反应，对重金属离子有很强的吸附性能。复合吸附剂其抗菌杀菌组分是柿单宁，其间位的酚羟基具有杀菌、除臭作用。

本发明的有益效果是：