[发明专利]一种草酸改性柚子皮生物吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种草酸改性柚子皮生物吸附剂的制备方法，属环境材料制备技术领域。

背景技术

工业废水中各种重金属引起的水污染正受到世界的关注。重金属离子主要是通过冶炼、电解和电镀等工业废水、城市生活废水以及各种采矿废水向自然环境中释放。其中，金属镉的污染尤为需要重视，相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染。污染源主要是铅锌矿，以及有色金属冶炼、电镀和用镉化合物做原料或触媒的工厂。镉在自然界不能生物降解和热降解，通过食物链进入人体，对人体肾脏、肺等内脏危害极大，镉会损伤肾小管，使人出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿等症状，并使尿钙和尿酸的排出量增加。肾功能不全又会影响维生素D3的活性，使骨骼的生长代谢受阻碍，从而造成骨骼疏松、萎缩、变形等，在人体内蓄积可造成贫血。传统的重金属废水处理技术主要有化学沉淀、化学氧化与还原、离子交换、膜技术、电化学处理、反渗透和蒸馏等，这些传统的方法存在二次污染的问题，特别是当水溶液中的重金属浓度较低(＜100mg/L)时，不仅去除率较低，而且运行费用较高。因此，寻找一种较为廉价、吸附能力强的绿色污水净化材料，已成为目前研究的热点和难点。

近年来，有很多关于农业废弃物再生吸附剂吸附重金属的研究。而柚子皮的主要成分是由纤维素、半纤维素、木质素和果胶等物质组成，由于这些成分表面含有大量的活性官能团，可与金属离子通过离子交换、螯合和络合等方式结合，从而用于水溶液中重金属离子的净化，国内外已有学者将其作为污染物吸附剂，主要用于Cr的吸附。但有关利用草酸对皂化处理后的柚子皮改性来制备生物吸附剂由于吸附去除工业废水中的镉离子还未见报道。为此，本试验采用柚子皮为吸附剂原料，以草酸作为改性剂，制备了改性柚子皮吸附剂，制备工艺简单易行，只需对其进行浸泡、烘干、研磨即可。研究其对Cd(II)的吸附能力，并对其吸附动力学和热力学特征进行了探讨，旨在探明草酸改性柚子皮对水中Cd(II)的吸附能力及其影响因素，以期为柚子皮的资源化利用提供一条可行途径，并为吸附法净化污水的吸附剂筛选提供理论依据。

发明内容

本发明以草酸作为改性剂，制备了改性柚子皮生物吸附剂。所制备吸附剂用于吸附去除工业废水中的Cd(II)。

技术方案

1、将粗柚子皮(PP)经自来水和蒸馏水洗净后于70℃恒温干燥箱中，烘干24h，粉碎，过100目筛，贮存备用；

2、取步骤1中制备的粗柚子皮(PP)50克置于烧杯中，加入1000mL、30％的异丙醇，室温浸泡搅拌24h，抽滤，用蒸馏水洗至无色；

3、步骤2得到柚子皮抽滤后，将该样品置于70℃的恒温干燥箱中，烘干24h，得到柚子皮吸附剂(PP1)；

4、将步骤3得到的柚子皮吸附剂(PP1)30g置于烧杯中，加入500mL、质量分数为1％的NaOH浸泡搅拌24h，抽滤，用蒸馏水洗至pH值近中性，抽滤后，将样品置于70℃的恒温干燥箱中，烘干24h，得柚子皮吸附剂(PP2)。

5、将步骤4得到的柚子皮吸附剂(PP2)20g置于烧杯中，加入500mL、1％的草酸，浸泡搅拌24h，抽滤，然后用蒸馏水洗多次，抽滤后，将样品置于70℃的恒温干燥箱中，烘干24h，得到改性柚子皮吸附剂(MPP)。

作为一个总的发明构思，本发明还提供上述生物吸附剂的应用，一种如上述制备工艺制备得到的生物吸附剂用于Cd(II)吸附去除的方法，首先配置Cd(II)标准储备液(1g/L)：由3CdSO₄·8H₂O用H₂SO₄(1∶1，V/V)溶解二次去离子水定容而得，其他标准溶液系列由标准储备液逐级稀释而成。在100mL具塞锥形瓶中加入制备的改性柚子皮生物吸附剂0.05g及Cd(II)溶液10mL，用1.0mol/LHCL和1.0mol/LNaOH调节溶液pH至5.0。将其放入水浴恒温振荡器中在常温条件下以150r/min振荡1.5～2h后过滤，用原子吸收分光光度计测定滤液中Cd(II)平衡浓度。吸附率(E％)和吸附量(q，mg/g)根据下式计算。

E％＝[(C₀-C_e)/C₀]×100％  (1)

q＝[(C₀-C_e)V]/W  (2)

C₀(mg/L)和C_e(mg/L)分别为Cd(II)的初始浓度和平衡时的浓度，V(L)和W(g)分别为溶液体积和吸附剂的剂量。