[发明专利]一种甘蔗渣负载零价铁吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种甘蔗渣负载零价铁吸附剂及其制备方法和应用，该制备方法以甘蔗渣和铁盐溶液为主要原料，通过向其中加入强还原剂的方法将铁盐溶液中的Fe²⁺和/或Fe³⁺还原成零价铁，然后，通过超声分散的方法将零价铁均匀分散在甘蔗渣表面，同步实现零价铁活性组分在甘蔗渣上的有效负载以及甘蔗渣多孔结构的构建，随后，在保护剂中，利用热风干燥技术得到干燥稳定的甘蔗渣负载零价铁吸附剂，该甘蔗渣负载零价铁吸附剂吸附容量大，对污水内部条件的变化适应能力强，且其可有效规避单独使用甘蔗渣和零价铁时容易被氧化、不易回收等弊端，另外，其长期存放后，对磷酸盐的吸附性能稳定，具有重要的研究和应用价值。

技术领域

本发明涉及吸附剂制备技术领域，特别涉及一种甘蔗渣负载零价铁吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

磷是众多提供给动植物生长的必要元素之一，但过量的磷极易造成环境污染，例如水体富营养化，严重的造成“水花”甚至“赤潮”等现象。另外，根据水利部发布的《2016年中国水资源公报》，对118个湖泊共3.1万km²水面进行了水质评价，中营养湖泊占21.4％；富营养湖泊占78.6％。在富营养湖泊中，轻度富营养湖泊占62.0％，中度富营养湖泊占38.0％。对943座水库进行了水质评价，水库营养状况评价结果显示，中营养水库占71.2％，富营养水库占28.8％。在富营养水库中，轻度富营养水库占86.3％，中度富营养水库占12.9％，重度富营养水库占0.8％，形势不容乐观，其治理迫在眉睫。目前处理水体中磷酸盐的方法包括化学法、离子交换法、膜技术法、生物吸附法等方法。其中生物吸附法因其具备制备简单、成本低、容易推广、吸附效果好、易被生物降解等优点成为本领域的一项研究热点。

甘蔗渣是制糖行业的主要副产物，我国年产甘蔗渣2亿万吨。目前我国甘蔗渣主要用于造纸、焚烧甚至直接丢弃，不仅造成大量的生物质资源的浪费，而且会对环境带来严重的挑战。此外，零价铁极易被氧化，难以制备干的吸附剂，很难储存。因此，进一步探索廉价、吸附磷酸盐效果好的吸附剂及其制备方法具有重要的研究和应用意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种甘蔗渣负载零价铁吸附剂的制备方法，以解决现有吸附剂对高浓度磷酸盐吸附效果不佳，吸附剂添加量较多，以及零价纳米铁极易被氧化，难以制备性能稳定的吸附剂的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种甘蔗渣负载零价铁吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

1)除去甘蔗渣中的可溶性糖类和其他杂质，然后，干燥、粉碎，得到甘蔗渣粉末；

2)向所述甘蔗渣粉末中加入铁盐溶液，搅拌，得到混合液A；

3)向所述混合液A中加入还原剂，进行零价铁生成反应，待所述零价铁生成反应结束，超声搅拌，进行零价铁分散反应，待所述零价铁分散反应结束，抽滤，得到固体物B；

4)将所述固体物B洗涤，然后，置于保护剂中干燥，即得甘蔗渣负载零价铁吸附剂。

可选地，所述步骤1)中所述甘蔗渣中干物质含量为90-92％；按质量百分数计，所述干物质包括以下组分：纤维素：42-50％，半纤维素：25-30％，木质素：20-25％，粗蛋白质：1.5-2.0％，粗脂肪：0.2-0.9％，粗灰分：2-3％。

可选地，所述步骤1)中所述甘蔗渣粉末的细度为100-200目。

可选地，所述步骤2)中所述铁盐溶液为九水合硝酸铁、六水合氯化铁、无水氯化铁、硫酸铁铵、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氯化亚铁、硝酸亚铁中的一种或多种。

可选地，所述步骤2)中所述铁盐溶液的浓度为2.5-50.0mmol/L，pH值为1.4-2.2，且所述铁盐溶液与所述甘蔗渣粉末的质量比为(1.0-20)∶1。