[发明专利]一种处理废水中重金属镉的有机改性生物炭的制备方法

说明书

本发明公开了一种处理废水中重金属镉的有机改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：（a）小麦秸秆生物炭的制备：小麦秸秆风干后粉碎过筛，对粉碎后的小麦秸秆进行炭化，炭化后自然冷却至室温，用酸洗涤并过滤，然后用蒸馏水洗至中性，烘干至恒重，即可得到小麦秸秆生物炭；（b）有机改性生物炭的制备：将步骤（a）中制得的小麦秸秆生物炭浸渍在壳聚糖溶液中，混合搅拌后进行超声波处理，再将壳聚糖‑生物炭悬浮液用注射器滴加到碱溶液中静置，最后过滤并用蒸馏水洗至中性，烘干至恒重，即得到有机改性生物炭。本发明采用了有机改性，结合了壳聚糖和生物炭两种吸附剂的优点，极大的提高了生物炭对废水中镉的吸附效率。

技术领域

本发明属于环境材料制备技术领域，具体涉及一种用有机/物理改性的方法制备用于处理废水中重金属镉的有机改性生物炭的方法。

背景技术

含镉废水作为危害最严重的重金属废水之一，镉的毒性极强，且无法通过水体自净作用去除，严重威胁人类的健康和安全。含镉废水主要来源于尾矿排水、含镉金属矿山开采排水、镉化合物工业排水以及电解电镀企业等。镉在自然环境可通过食物链的传递、富集和放大效应最终经由皮肤、呼吸道或消化道转移到人体各器官，导致心脑血管疾病、肾衰竭、心血管功能紊乱甚至癌症等。因此有效处理镉污染废水具有重要的环境意义。目前国内外处理废水中重金属污染方法主要分为两类：第一类是将废水中重金属转变成不溶化合物沉淀去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法和铁氧体共沉淀法等；第二类是在不改变废水中重金属形态的情况下进行浓缩分离，包括吸附法、溶剂萃取法、离子交换法和膜分离法等。其中吸附法是经济有效的处理方法之一，而吸附材料是成功应用于修复重金属污染水体的关键，一种好的吸附材料应对重金属具有较强的吸附能力、具有良好的生物兼容性等优点。因此，人们在使用吸附法修复重金属污染水体时，需要寻找新型、吸附能力强、安全的吸附剂。

生物炭是一种新型环境功能材料，生物炭是由生物残体在缺氧的情况下经高温慢热解(通常<700^。C)产生的一类难溶的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物质，具有孔隙结构发达、呈碱性、比表面积大，表面含有大量的官能团和负电荷，对重金属离子有较强的吸附作用，可作为良好的吸附材料。生物炭的制备原料来源广泛，主要有农林业废弃物如木材、秸秆、果壳，工业和城市生活中产生的有机废弃物如垃圾、污泥等炭，然而不同原料和制备条件（温度、时间）所制备的生物炭的表面性质和孔隙结构等性质存在很大的差异，而这些性质是影响生物炭吸附性能的控制因素。有研究表明，不同原料制备的生物炭对于重金属的吸附性能有明显的区别，秸秆生物炭对重金属的吸附性能优于畜禽粪便和木材生物炭。也有研究表明，制备温度和时间不同导致产率不同，元素组成不同，吸附效果也不同，提高炭化温度和增加炭化时间能够使热解更加完全，从而提高了比表面积和孔容，提高了吸附效率。另外，同一原材料制备的生物炭对不同重金属的吸附能力也不同，所以需要有针对性的进一步改性，使原材料具有不同的孔隙结构和表面特性，从而提高其材料对某一重金属的吸附效果。

鉴于此，我们采用有机/物理改性技术，增大其表面积，扩大了孔径结构，丰富了官能团的数量和种类，从而实现了高效吸附废水中镉的目的。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种处理废水中重金属镉的有机改性生物炭的制备方法，采用有机/物理改性技术，增大其表面积，扩大了孔径结构，丰富了官能团的数量和种类，从而实现了高效吸附废水中镉的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种处理废水中重金属镉的有机改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：（a）小麦秸秆生物炭的制备：小麦秸秆风干后粉碎过筛，对粉碎后的小麦秸秆进行炭化，炭化后自然冷却至室温，用酸洗涤并过滤，然后用蒸馏水洗至中性，烘干至恒重，即可得到小麦秸秆生物炭；