[发明专利]一种生物质基多孔炭负载铁絮体吸附材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种生物质基多孔炭负载铁絮体吸附材料的制备方法，获取秸秆，将其清洗干净后放入NaOH溶液中浸泡，捞出反复清洗至中性后干燥；将干燥后的秸秆放入马弗炉中碳化，获得秸秆生物炭；向氢氧化钠溶液中加入秸秆生物炭，然后再加入二硫化碳溶液，然后再加入ZnSO₄·7H₂O，取出混合液进行过滤，清水冲洗、干燥得到改性生物质炭，取烘干后的氢氧化铁絮体，并加入盐酸溶液和去离子水，然后再加入改性生物质炭，使其在恒温振荡器中混合，然后用紫外灯下照射，过滤得到残渣并将其水洗至中性，所得材料进行干燥，干燥后的材料置于马弗炉中老化得到最终生物质基多孔炭负载铁絮体吸附材料。该材料来源广泛，成本低廉，对水中Pb²⁺的去除效果显著。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料的制备方法及应用，特别是一种生物质基多孔炭负载铁絮体吸附材料的制备方法及应用。

背景技术

自从人类进入工业社会以来，由于对资源的需求增加，矿产资源比如金属资源开采量随之增加。在矿产资源快速开采同时会产生大量尾矿，这些尾矿会向周边环境释放大量重金属污染物质，例如含Pb²⁺矿山废水，Pb是一种有毒的重金属元素，在环境中难降解，可被水生动植物富集吸收，进入食物链可能危害人畜安全。另外，直接饮用或皮肤接触含Pb水体均能使其进入人体，对人体健康造成危害，Pb中毒能导致人体出现失眠、幻觉、头痛、焦虑、肌无力等症状，且能损伤人的中枢神经系统，对肾、肝、生殖系统以及大脑都有严重危害。目前国内外已研发了多种含Pb²⁺水处理方法，主要有化学沉淀法(氢氧化物、硫化物和碳酸盐沉淀)、螯合沉淀(絮凝)法、氧化还原法、铁氧体法、离子交换法、膜分离法(超滤、强化超滤、微滤、纳滤、反渗透和电渗析)、电化学法(电絮凝、电浮选和电沉积)、浮选法、吸附法等^[4-6]，但是传统的处理技术在实际工程应用方面都存在着大大小小的问题，例如螯合絮凝法虽然处理效果较好，适于大规模重金属废水的处理，但重金属不能回收、螯合絮凝剂不能循环使用，成本相对较高；离子交换法只适于低浓度废水，且树脂交换容量有限，抗有机物污染和抗氧化性能较差，洗脱再生工艺繁琐，易产生难处理的高浓度洗脱液，造成“二次污染”；电化学法投资大，电力消耗大，分离出来的沉淀物不易废物资源化，从而限制了它的推广应用。

与其他方法比较，吸附法是利用具有多孔性或高比表面积的固体材料对废水中重金属离子的吸附作用而将重金属除去的方法，适应于各种重金属废水，特别是低浓度废水和废水的深度处理，并对采用其他方法难以处理的剧毒和难降解的污染物也有明显处理效果，而且该方法还具有处理效率高、操作简单、吸附剂来源广和成本较低等优点.因此，吸附法是一种经济、有效和最具推广应用价值的重金属废水处理方法，将农林废弃物作为生物炭用于吸附溶液中的重金属离子，一方面是由于其物理结构上孔隙度较高，比表面积较大，可与重金属离子发生物理吸附；另一方面，某些农林废弃物中含有较多的活性基团，如-COOH、-OH、-NH₂等，这些物质可通过离子交换、配合和整合等方式吸附重金属离子。

水稻秸秆相比其他秸秆具有较高的普遍性，并且本身柔软易预处理，适合加工改性，我国水稻年产量十分巨大，但是一半以上的秸秆因缺乏合理有效的处理方式而被随意闲置或焚毁，不仅对周边环境大气造成影响，还使得这部分资源无法得到有效化利用，将水稻秸秆改性制备成新型吸附材料已成为相关热点。