[发明专利]一种利用水葫芦制备的重金属吸附剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用水葫芦制备的重金属吸附剂及其应用。

背景技术

水葫芦，学名凤眼莲，因多浮于水面生长，又叫水浮莲。水葫芦具有极强的繁殖能力，目前我国有17个省市都存在严重的水葫芦泛滥问题，已经对我国大部分地区的生态、经济及环境造成了极大的损失，尤其是近几年关于水葫芦爆发事件的报道在全国各地更是日益频繁。另一方面，我国人均水资源量仅为世界人均水平四分之一，且随着我国工业化的发展，大量废水超标排放，或是排放“达标污染”的废水，导致水污染事故不断发生，进一步加剧了我国用水困难，同时出现了许多癌症村，造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展和人类的生存。因此，利用水葫芦制备重金属吸附剂，不仅可以有效解决水葫芦污染问题，同时可以有效缓解水体重金属污染问题，具有十分重要的现实意义。

微波是一种电磁能，其频率范围在300 MHz到300 GHz之间，波长在1 mm到1 cm之间。微波处理是利用材料分子在电磁场的作用下高速运动，使颗粒间相互产生剧烈的摩擦，从而将电磁能转化成热能。利用微波技术将生物质材料制备成碳质材料，具有高效、节能、快速的特点，并且经微波处理后的碳质材料，不仅有着良好的容孔结构，可利用范德华力产生物理吸附，同时还可使其表面产生大量羟基、羧基及其衍生官能团，可与水中金属离子发生化学吸附作用。此外，水葫芦来源广泛，原料成本低廉，因此，本发明提出一种以水葫芦为原料，利用微波技术制备重金属吸附剂的方法，不仅可解决水葫芦污染问题，有效缓解水体重金属污染严重的现状，且其工艺简单易行，操作成本低廉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用水葫芦制备的重金属吸附剂及其应用，其以水葫芦为原料，可解决目前水葫芦泛滥的问题，有效缓解水体重金属污染严重的现状。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用水葫芦制备的重金属吸附剂，其制备方法具体包括以下步骤：

1）将河流中摘取的水葫芦清洗干净，置于烘箱中于95-105℃下干燥48h，取出后冷却至室温；

2）将步骤1）预处理后的水葫芦粉碎至粒径≤1700μm，再置于烘箱中于80-90℃下干燥24h，取出后冷却至室温；

3）将步骤2）得到的干燥的水葫芦碎末放入微波反应瓶内，加入干燥水葫芦碎末重量的0.5%-5%的活化剂，混合均匀后盖上反应瓶盖，确保瓶盖和杯体紧密配合；

4）将微波反应瓶放入微波反应器中，使排气口与反应瓶相连，并确保连接处紧密配合，设置功率为700-1500W，微波反应时间3-7min；

5）微波结束后封堵出气口，防止大气进入瓶内，再冷却至室温，即得所述重金属吸附剂。

所述活化剂为水葫芦于1800W下微波处理10min所得的碳质材料，或碳化硅、石墨中的任意一种。

所述利用水葫芦制备的重金属吸附剂适用于重金属污染流域的水处理。

申请号为201210064995.9的中国发明专利公开了一种改性微波活性炭吸附剂的制备方法，是将利用微波技术制备的活性炭与碱性金属浸渍，再利用超声技术达到充分浸润的效果，用于气体吸附，与本发明的吸附剂的制备方法与使用方向完全不同。申请号为200910094721.2的中国发明专利公开了一种微波合成稀土吸附剂的方法，该方法是将沸石、硅藻土、活性炭或活性氧化铝中的一种为原料得到稀土吸附剂，而本方法是对生物质材料进行微波活化处理，且活化剂的使用也不相同。申请号为201310267963.3的中国发明专利公开了一种利用水葫芦制备活性炭的方法，申请号为201410074040.0的中国发明专利公开了一种中孔甜菜渣活性炭及其微波辅助制备方法，这两件发明专利都是通过提高碳化物的比表面积，以产生良好的物理吸附效果，而本发明制备的重金属吸附剂是利用其比表面积与表面官能团的相互作用，同时实现物理吸附和化学吸附。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明以水葫芦为原料制备重金属吸附剂，其原料来源广泛、方法简单易行、操作成本低廉，不仅可解决水葫芦污染问题，还可有效缓解水体重金属污染严重的现状，适用于重金属污染流域的水处理。

（2）目前研究吸附剂的吸附能力大多都设定在水温25-30℃，pH调节至5-9的水环境下进行测试，对水环境具有一定的选择性。但在实际操作中，重金属污染流域的水质情况大多无法满足上述条件，使传统吸附剂在实际使用中的效果大打折扣。本发明所制备的重金属吸附剂在强酸性、低温水域依然具有很好的吸附效果，因此可达到良好的水污染治理目的。

具体实施方式