[发明专利]一种基于高比表面积虾壳生物质炭的重金属吸附剂制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高比表面积虾壳生物质炭的制备方法，步骤包括：将收集的废弃南美白对虾虾壳，用自来水洗净，除去各类杂质，风干干燥，进行升温炭化，与盐酸混合去除灰分，烘干过筛后进行KOH或ZnCl₂改性制备虾壳基生物质炭，然后与盐酸混合去除灰分，过滤，滤渣经洗涤干燥，筛分装瓶而得；该生物质炭可用于吸附废水中重金属离子。本发明的有益效果为：制备方法简单，成本低，所得产品比表面积大，吸附能力强，对质量浓度为10‑400mg/L的含Cr⁶⁺、Cd²⁺等重金属离子的废水中Cr⁶⁺、Cd²⁺的吸附容量达20‑320mg/g，吸附率90％以上，有利于在水处理领域更好的推广与应用。

技术领域

本发明涉及生物吸附剂制备技术领域，尤其是涉及一种基于高比表面积虾壳生物质炭的重金属吸附剂制备方法。

技术背景

随着经济的不断发展，环境污染日益严重化，重金属污染事件也越来越频发，如“石门砷毒”、“儿童血铅”、“镉大米”等都作为最受百姓关心的公共卫生安全事件的代表。2009年湖南浏阳中蔬菜镉超标，导致村民中有509人尿液中镉超标。2009年-2011年的“皮革奶”事件，引起广泛的关注。2004年，陕西省龙岭村的各类农产品均受到铅等重金属的不同程度的污染，导致该村成为有名的癌症村。重金属污染严重影响了人们的居住环境，更危害了人们健康。

根据美国EPA水质紧急调节的方法，对于水中重金属的祛除常用活性炭吸附法。活性炭是一种高比表面积、大孔容、且表面物理化学性质可调的常见吸附剂。可以根据待除重金属离子的各种特性和外部环境的差异，对活性炭的内部结构及表面性质进行有目的性的改变，使得活性炭能够迅速且高效率的吸附废水中的重金属离子。但使用活性炭处理废水成本较高，大大阻碍了它的实际应用。因此寻找及制备一种对重金属有较好吸附效果的同时能有较高经济及实用价值的吸附剂已是研究热门。

生物吸附剂的研究是当今领域研究的一大重点及热点。大量实验研究表明，用不一样的原材料制备得到的生物质吸附剂对各种重金属离子都有较好的吸附性能。生物质作为来源丰富，成本低，去除重金属效果较好的原料，被广泛应用于工业重金属废水处理中。现如今，活性炭广泛应用于中药试剂中，来去除其中含有的重金属离子和色素等，但该活性炭吸附剂对食用安全的要求非常高，很多制备活性炭的材料来源在使用上得不到安全保障，如石墨、粉煤灰等，都存在混杂等问题。因而十分需要寻找到一种安全性高、环保、廉价易得的吸附剂原料。

虾壳是一种对环境无害的天然绿色资源，也是来自海洋的一种高分子化合物。且据相关报道，全球每年能产生约300万t虾壳，仅东南亚地区就占60万t，大部分虾壳被废弃，或制成饲料，少部分可用于提取甲壳素，但其制备过程对环境的污染十分严重。因此，虾壳的高值化利用现已成为主要研究热点。虾壳中含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、钙质和几丁质，能通过简单的热分解来制成一种含碳材料，再通过理化方法对其进行活化，适合用于制备高比表面积材料。

现有技术如授权公告号为CN 104667884 B的中国发明专利，公开了一种以廉价生物质材料为基础，以壳聚糖为粘结剂，通过表面负载活性炭微粒制备重金属吸附剂的方法，将经过烘干后的蔺草截断，得到长度2mm-5mm的蔺草颗粒作为基材，配制浓度为10g/L-20g/L的壳聚糖溶液，将10g-30g的活性炭粉加入其中，搅拌混合分散均匀，得到活性炭粉分散液，在所述活性炭粉分散液中放入蔺草颗粒，使其浸没，然后加热并搅拌，让活性炭粉分散液中的活性炭微粒沉积到蔺草颗粒的表面，接着过滤分离得到负载了活性炭的蔺草颗粒，再经过烘焙得到所述的一种基于生物质材料的重金属吸附剂；然而该发明采用的活性炭粉，其孔隙结构受到限制，制备成本高，不利于工业推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高比表面积虾壳生物质炭的重金属吸附剂的制备方法，工艺简单，成本低，所得吸附剂对废水中重金属离子吸附容量高、吸附速率快。

本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：