[发明专利]一种用于吸附重金属离子的改性椰壳炭凝胶球

说明书

本发明涉及一种用于吸附重金属离子的改性椰壳炭凝胶球，该方法对150mg/L的Pb²⁺去除率可达97.7％，是一种高效经济的重金属废水处理材料；所述改性椰壳炭凝胶球的制备方法如下：将椰壳材料粉碎灼烧制得椰壳炭，再对椰壳炭进行超声碱改性，然后添加海藻酸钠和氯化钙溶液制得；该凝胶球对于Pb²⁺有高吸附效率，且在吸附完成后便于回收。

技术领域

本发明属于重金属污染治理和材料回收利用领域，具体涉及一种用于吸附重金属离子的改性椰壳炭凝胶球。

技术背景

铅是一种重金属元素，在工业上有广泛的应用，如制作建材、电缆保护层等。经由工业过程产生的废气、废水、废渣，其携带的铅会一并进入自然环境，对大气、水体造成相当的污染。全球每年从河流迁移到海洋的铅含量就有11万吨，这些铅元素会对海洋生物产生毒害，而毒素又会通过食物链进一步传递给高级生物，最终危及整个生态环境的健康。

重金属污染去除领域中一个常用的手段就是吸附法，其原理主要是依靠吸附材料的多孔结构以及功能基团对重金属进行吸附去除。市面上的吸附剂因为成本高的原因，其使用范围也受到了一定的限制。生物炭是一种来源广泛、容易获取的材料，具有大比表面积、高孔隙率的特征，在高效经济去除废水中重金属领域具有研究潜力。

发明内容

为了解决上述的铅污染和材料回收利用问题，本发明的一个目的在于提供一种改性椰壳炭凝胶球用于吸附Pb²⁺。

本发明所述的改性椰壳炭凝胶球由改性椰壳炭与海藻酸钠、氯化钙、水混合而得，成分包括有机碳和海藻酸钙。

所述的改性椰壳炭由粉碎后的椰壳材料经由700度高温灼烧后，浸泡于KOH溶液中超声处理制得。

本发明的另一个目的在于提供一种用于吸附重金属离子的改性椰壳炭凝胶球的制备方法。

所述的一种用于吸附重金属离子的改性椰壳炭凝胶球的制备步骤为：

1)改性椰壳炭的制备

将回收的椰壳材料粉碎过筛(粒径在20-25目)，然后置于马弗炉中，设置升温速率为10℃/min，在700℃的环境中灼烧3小时，由此制得椰壳炭，取出冷却至室温；向超声清洗仪中注入500mL KOH溶液(KOH溶液浓度为115～120g/L)，将100g椰壳炭加入其中(保持被KOH溶液浸没状态)，在200W、50Hz、40℃条件下处理1h；取出改性后的椰壳炭，放入36℃的烘箱中干燥24h，由此制得改性椰壳炭；

2)改性椰壳炭凝胶球的制备

将改性椰壳炭研磨至0.05mm的粒径大小，向磨好的椰壳炭粉末中加入去离子水，然后在加热炉上煮沸30min；待混合液自然冷却至室温时，通过45min的抽滤过程移除表面多余水分，将得到的达到饱水状态的改性椰壳炭粉末储存于密封袋中；

称取80-100mg改性椰壳炭粉末，均匀投加至40mL 12g/L的海藻酸钠溶液中，充分搅拌24小时，得海藻酸钠-椰壳炭混合液，用容积为1mL的针筒吸取混合液滴加至12g/L的氯化钙溶液中，在25-45℃条件下交联1-5小时，过滤得改性椰壳炭凝胶球，用去离子水冲洗凝胶球表面三次，放入烘箱在36℃的条件下干燥24小时，装入密封袋备用。

优选地，步骤2)中所述投加的改性椰壳炭粉末量为90mg，海藻酸钠-椰壳炭混合液与氯化钙溶液交联温度为35℃，海藻酸钠-椰壳炭混合液与氯化钙溶液交联时间为3小时。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明将废弃的椰壳材料回收并制成椰壳炭，实现了资源的二次利用；

(2)本发明提供了一种用于吸附重金属离子的改性椰壳炭凝胶球，其对150mg/L的Pb²⁺去除率可达97.7％，是一种高效经济的重金属废水处理材料。