[发明专利]一种氨基改性活性焦重金属吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氨基改性活性焦重金属吸附剂及其制备方法。本发明以活性焦颗粒作为基体材料，利用活性焦表面的羟基与氨基乙酸进行的酯化反应，在活性焦颗粒表面引入极性较强的氨基，获得吸附重金属的吸附剂。本发明的氨基改性活性焦吸附剂能够吸附水中汞、镍、铬、镉、铜、铅等多种重金属，降低了去除成本。同时，所述制备方法简单，条件易于控制。

技术领域

本发明属于水处理材料制备领域，涉及一种采用氨基乙酸化学修饰活性焦颗粒制备重金属吸附剂的方法。

背景技术

随着工业化进程的加快以及人民生活水平的提高，水污染问题日趋严重，受到越来越多的关注。重金属是广泛存在于污水和饮用水中的一种污染物，严重威胁到生物的健康。重金属和有机污染物不同，重金属不能被生物降解，一旦进入食物链就很难被排出生物体外，即便其在自然环境中的浓度很低，经过食物链各级生物的逐级同化、储存和富集，最终也可在人类和其他动物的体内达到相当高的浓度，对整个食物链生物体尤其是食物链顶端的生物造成很大伤害。针对重金属废水的治理，国内外现已有多种治理技术，如电絮凝、化学沉淀、离子交换、生物吸附、共沉淀、吸附、还原法、混凝和稳定/固定处理法等。目前处理废水中重金属一般采用传统的物理化学方法，但当重金属浓度较低时，该类方法不仅去除率低，而且存在工艺复杂、操作繁琐、运行费用高、产生二次污染等问题。因此重金属废水的治理中亟待解决的问题是如何能以经济有效的手段将污染水体中的重金属浓度降低至无害水平，从而消除其环境风险。

吸附法因其具有原材料来源丰富、成本低、吸附设备简单、易操作、二次污染少等优点，被广泛应用于处理废水的各个领域。吸附法主要涉及到溶液与吸附剂的接触过程。吸附剂颗粒能将一种或多种溶质去除或储存。常用水处理吸附剂的主要类型可分为含碳吸附剂、无机吸附剂、聚合物吸附剂及其他吸附剂。活性焦是含碳吸附剂的一种，它是以褐煤为主要原料研制出的没有得到充分干馏或活化的多孔物质，具有吸附和催化双重性能。因为资源优势的存在，活性焦是一种高性价比的污水深度处理净化材料。与活性炭相比，活性焦不仅具有官能团丰富、吸附效率高的优点，而且又克服了其价格高、机械强度低、易粉碎的缺点，在水处理中表现出了更为广阔的应用前景。但由于活性焦的结构以碳为主，表面极性较低，与重金属的结合能力偏弱，对废水中重金属的吸附能力较低。为了提高活性焦对重金属的吸附能力，对活性焦进行改性化处理是一种可行的途径。本发明旨在提供一种简单的化学改性方法将氨基修饰在活性焦表面，以得到氨基改性活性焦吸附剂，该吸附剂能有效吸附水中的重金属。制备过程在较低温度下进行，无需高温加热，所采用的氨基乙酸和乙酸酐来源丰富，成本低，无二次污染。该方法所制备的氨基改性活性焦吸附剂能有效消除重金属的危害，并降低吸附剂成本和处理成本，具有较高的应用价值，可在环保领域发挥重要作用。

发明内容

本发明制备氨基改性活性焦重金属吸附剂的方法有下列步骤：

(1)将一定量的乙酸酐、氨基乙酸和少量浓硫酸在容器中混合均匀，其中氨基乙酸与乙

酸酐的重量比为：10:1～1:1；

(2)向第一步所述容器中加入一定量的活性焦颗粒并再次混匀，其中活性焦与乙酸酐的

重量比为：10:1～1:1，所用活性焦的粒径在40目以下；

(3)将盛有上述固液混合物的容器在60～100℃下加热10～15h；

(4)将固液混合物取出并过滤，所得固体产物用去离子水洗至中性pH值；

(5)将第四步所得固体产物在-70～-30℃下冷冻干燥24～48h后制得吸附剂。

所述第一步中氨基乙酸在常温下为固体，作为改性剂，在改性反应中提供羧基，而乙酸酐和浓硫酸在常温下均为液体，作为脱水剂和催化剂，将三者搅拌均匀有利于改善改性反应的传质过程；

所述第二步中活性焦作为骨架，在改性反应中提供羟基，是所制备吸附剂的基体材料；