[发明专利]一种玉米芯/二氧化钛复合重金属吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境处理领域，具体涉及一种玉米芯/二氧化钛复合重金属吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的进步和社会发展，冶金、制革等工业和日常生活所排放的重金属废弃物增多，导致环境重金属污染加剧。由于重金属离子不能被微生物降解，并且在生物体内有富集性，已经严重威胁到生态环境和人类健康。重金属废水的处理也已得到越来越多的重视。

吸附法处理重金属污染具有操作简单、高效、种类多样等优势，尤其对低浓度重金属废水具有独特的应用价值，是应用最为广泛的重金属废水处理方法。然而，目前常用的吸附剂价格昂贵，限制了吸附法的大规模应用，因此开发廉价、高效的吸附剂一个重要的研究方向。为提高吸附法废水处理的经济性和实用性，开发来源广泛、低成本的吸附材料非常必要。此外，吸附剂的回收再利用问题和二次污染也是吸附法处理重金属废水中应该着重考虑的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米芯/二氧化钛复合重金属吸附剂，原料价格低廉，来源广泛，工艺简单，重金属吸附能力强，无二次污染，易回收。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种玉米芯/二氧化钛复合重金属吸附剂，其特征在于，其是由下述重量份的原料制得：

玉米芯30-40，凹凸棒土5-10，重晶石粉5-10，纳米二氧化钛3-5，玉米淀粉5-10，乙二胺四乙酸二钠2-4，聚丙烯酸钠1-2，木质素磺酸钠1-2，黄原胶3-5，羟乙基纤维素1-2。

一种玉米芯/二氧化钛复合重金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量称取原料，先将玉米芯与凹凸棒土、重晶石粉混合后200-300℃处理1-2h，再加入乙二胺四乙酸二钠和聚丙烯酸钠共同研磨至400-600目；

（2）将步骤（1）中得到的物料与玉米淀粉、羟乙基纤维素、黄原胶和纳米二氧化钛混合均匀，按固液重量比1:0.5-1:1加入水，先超声分散5-10min，再于60-80℃搅拌2-4h；

（3）将步骤（2）中得到的物料与木质素磺酸钠混合后800-1000r/min搅拌15-30min，100-150℃干燥后挤出造粒，制得尺寸3-4mm的复合颗粒；

（4）将步骤（3）中得到的复合颗粒于600-800℃条件下煅烧15-20min，冷却后分装，即得。

纳米二氧化钛具有光催化活性，能起到杀菌、除臭、降解有机污染物的作用，同时对重金属具有一定的吸附能力。玉米芯是用玉米棒脱粒加工后经过筛选得到，具有组织均匀、硬度适宜、韧性好、吸水性强、耐磨性能好等优点，缺点是易破碎。玉米芯含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素等，吸附能力强，价格低廉，成本低，是一种理想的吸附材料。

本发明的优点是：

1. 本发明结合以农业废料玉米芯为主料负载纳米二氧化钛，通过结合两者吸附能力并对配方与工艺进行改进，使制得的重金属吸附剂具有多孔结构，比表面积大，吸附容量大，具有良好的重金属吸附性能，还有杀菌、净化水体的辅助功效，适用于低浓度重金属废水的处理；

2. 制备工艺简单易行，原料价格低廉、来源丰富，加工过程安全无害，制得的吸附剂为颗粒形态，易回收，无二次污染。

具体实施方式

本发明非限定实施例如下：

一种玉米芯/二氧化钛复合重金属吸附剂，由下列重量(kg)的组分原料制备而成：

玉米芯35，凹凸棒土8，重晶石粉8，纳米二氧化钛4，玉米淀粉8，乙二胺四乙酸二钠3，聚丙烯酸钠1.5，木质素磺酸钠1.5，黄原胶4，羟乙基纤维素1.5。

玉米芯/二氧化钛复合重金属吸附剂的制备方法包括以下步骤：

（1）按重量称取原料，先将玉米芯与凹凸棒土、重晶石粉混合后300℃处理1h，再加入乙二胺四乙酸二钠和聚丙烯酸钠共同研磨至400目；

（2）将步骤（1）中得到的物料与玉米淀粉、羟乙基纤维素、黄原胶和纳米二氧化钛混合均匀，按固液重量比1:0.5加入水，先超声分散5min，再于80℃搅拌3h；

（3）将步骤（2）中得到的物料与木质素磺酸钠混合后1000r/min搅拌15min， 150℃干燥后挤出造粒，制得尺寸3-4mm的复合颗粒；

（4）将步骤（3）中得到的复合颗粒于700℃条件下煅烧15min，冷却后分装，即得。

在20℃、pH=6.0的条件下测定重金属吸附性能，上述制得的重金属吸附剂对Cu²⁺的吸附容量为32.65mg/g，对Pb²⁺的吸附容量为47.29mg/g,对Ni²⁺的吸附容量为16.88mg/g。