[发明专利]一种水体重金属离子吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种水体重金属离子吸附剂及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：(1)将大豆壳清洗干净、干燥、粉碎和过筛，过筛后进行碳化，研磨后获得大豆壳碳化粉(SC)；(2)将大豆壳碳化粉超声分散至丹宁酸(TA)的水溶液中，在搅拌下加入三乙烯四胺(TETA)进行反应，反应结束后，获得SC‑P(TA‑TETA)；(3)将SC‑P(TA‑TETA)和乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)加入到有机溶剂中，加热搅拌反应，反应结束后，获得水体重金属离子吸附剂。

技术领域

本发明涉及一种水体重金属离子吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

重金属污染是一个极其严重的环境问题，废水、废渣、废气、污泥等通过水、土壤、空气，尤其是食物链，对人类的生存和身心健康产生严重危害。近年来，吸附分离技术有了很大的发展，在重金属废水处理中已有应用，主要用于环境保护，克服日益恶化的环境质量。吸附剂由于分子中存在各种活性基团(如羟基、巯基、羧基、氨基等)，通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键，达到吸附金属离子的目的。

吸附剂对重金属污染物的去除效果主要取决于吸附剂的结构和性质，因此，寻找廉价、高效、易于处置的吸附剂并用于实际应用时当前水处理研究的主要方向。

目前处理重金属离子的吸附剂的种类很多，主要包括碳类吸附剂、矿物吸附剂、腐殖酸类吸附剂、高分子吸附剂类、生物材料吸附剂等，每种材料的吸附剂都有各自的优点和缺点。其中，碳类吸附剂包括活性炭、炭分子筛、活性炭纤维等，而活性炭主要是由木材、果壳、秸秆、煤等经过高温活化而成，果壳、秸秆可来自农业废弃物，其来源广泛、价格低廉、处理工艺流程简单、并能以废治废、提高资源回收利用率。但是这些廉价的吸附剂，往往存在吸附率低、使用量大、吸附平衡时间长、处理效率低等缺点。

发明内容

针对以上背景技术，提出一种水体重金属离子吸附剂及其制备方法和应用。

具体的，本发明采用以下技术方案：

在本发明的第一个方面，提供一种利用废弃大豆壳制备水体重金属离子吸附剂的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将大豆壳清洗干净、干燥、粉碎和过筛，过筛后在惰性气体氛围下进行碳化，升温速率为5-10℃/min，碳化温度为500-800℃，碳化时间为0.5-1h，研磨后获得大豆壳碳化粉(SC)；

(2)将大豆壳碳化粉超声分散至丹宁酸(TA)的水溶液中，在搅拌下加入三乙烯四胺(TETA)进行反应，反应结束后，过滤、洗涤、干燥，获得SC-P(TA-TETA)；

其中，所述大豆壳碳化粉、单宁酸和三乙烯四胺的质量比例为1g:(0.1-0.8)g:(0.5-0.8)mL；

(3)将SC-P(TA-TETA)和乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)加入到有机溶剂中，加热搅拌反应，反应结束后，过滤、洗涤、干燥后获得水体重金属离子吸附剂。

步骤(2)中，单宁酸具有较多的酚羟基、羟基等官能团，单宁酸通过其酚羟基等官能团和三乙烯四胺的氨基发生官能团缩合反应得到聚(单宁酸-三乙烯四胺)，即P(TA-TETA)，聚(单宁酸-三乙烯四胺)通过较强的分子间作用力沉积在大豆壳碳化粉的部分表面上，从而得到SC-P(TA-TETA)，SC-P(TA-TETA)具有较强的吸附力。

步骤(2)中，所述丹宁酸的水溶液浓度为：50-100mg/mL；反应条件为：15-40℃，时间为5-10h；干燥条件为60-80℃下真空干燥8-12h。