[发明专利]一种用于吸附镉离子的小麦秸秆生物质炭颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属污染吸附颗粒材料的合成技术领域,具体涉及一种用于吸附镉离子的小麦秸秆生物质炭颗粒的制备方法。

背景技术

镉是一种软性、延展性好且耐腐蚀的稀有金属，具有难降解性、低毒性、高稳定性以及可蓄积性，能在动物、植物和水生生物体内蓄积，镉进入人体后会在肝脏、肾脏和骨骼中积累，严重时会导致自然骨折和动脉硬化性肾萎缩、慢性球体肾炎等疾病，对人体健康危害很大。目前镉已被美国毒理委员会（ATSDR）列为第6位危及人体健康的有毒物质，联合国环境规划署（DNFP）和国际职业卫生重金属委员会也把镉列入重点研究的环境污染物，世界卫生组织（WHO）则将其作为优先研究的食品污染物。《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）规定镉含量必须低于0.01mg/L，《污水综合排放标准》（GB8978-1996）规定污染物总镉的最高允许排放浓度为0.1mg/L。

水中镉的传统去除技术主要有化学沉淀、电渗析、溶剂萃取、离子交换、膜分离、活性炭和硅胶吸附以及植物生物修复等，然而每种方法都有一定的局限性，如成本高、对设备及技术要求高、操作条件苛刻、操作复杂和效率较低等。近年来，国内外采用农林废弃物作为生物吸附剂处理重金属污染废水受到广泛关注，如壳类物质（如花生壳、谷壳、可可壳、板栗壳、大豆壳）、果皮类物质（如桔子皮、甘蔗渣）、树皮类物质（如木屑、松树皮、桉树树皮等）以及玉米秸秆、油菜秸秆和小麦秸秆等都取得了较好的吸附效果。秸秆产量巨大，资源十分丰富，据相关调查研究显示，全球农作物每年可产生约20亿吨秸秆，我国秸秆产生量已超过7亿吨，目前我国秸秆的利用率仅为33%左右，相当一部分秸秆被焚烧和遗弃，这样不仅造成了资源浪费，也严重污染了环境。目前，多是将秸秆粉碎研磨后直接吸附污水中的重金属，这种秸秆处理方法只能停留于实验室研究，无法直接应用，如果将秸秆粉末适当处理后制成颗粒，不仅能够保障其对重金属的吸附性能，还能实现秸秆资源化，为新型重金属吸附材料研制提供一定的技术支撑。

发明内容

本发明为克服现有的秸秆生物吸附剂不能直接应用的不足而提供了一种用于吸附镉离子的小麦秸秆生物质炭颗粒的制备方法，该方法制得的小麦秸秆生物质炭颗粒不仅对污染水体中的镉离子具有较强的吸附性，而且能够直接用于填充各种吸附设施。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种用于吸附镉离子的小麦秸秆生物质炭颗粒的制备方法，其特征在于具体步骤为：将小麦秸秆于500℃炭化6h后得到小麦秸秆生物质炭粉末，加入由20wt%的预糊化淀粉、30wt%的纤维素和50wt%的膨润土配置而成的复合粘合材料，其中小麦秸秆生物质炭粉末与复合粘合材料的质量比为2-5:1，然后均匀淋洒上述混合物料总质量20%的纯净水，混合均匀后选用在环膜压缩比为7-9:1的压缩条件下压制颗粒，颗粒直径为4-6mm，再于105℃烘干24h制得小麦秸秆生物质炭颗粒。

进一步优选，所述的小麦秸秆生物质炭粉末与复合粘合材料的质量比为4:1。

本发明的有益效果是在保障颗粒对污染物镉去除效果的同时，颗粒形态完整，出水清澈，无二次污染，Cd²⁺质量浓度在12.12mg/L的条件下，小麦秸秆生物质炭颗粒对镉离子的最大去除率达到82.97%。

附图说明

图1是本发明提供的小麦秸秆生物质炭颗粒的制备工艺流程图；

图2是不同质量配比条件下的小麦秸秆生物质炭颗粒对镉离子去除率随时间变化图；

图3是不同压力条件下的小麦秸秆生物质炭颗粒对镉离子去除率随时间变化图；

图4是不同颗粒直径条件下的小麦秸秆生物质炭颗粒对镉离子去除率随时间变化图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例