一種去除廢水中鎘的吸附劑制備及應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種去除廢水中鎘的吸附劑制備及應(yīng)用方法，屬于固廢資源利用技術(shù)和環(huán)境污染修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】。吸附劑為水葫蘆質(zhì)生物炭，其制作步驟為：將無污染水域中水葫蘆除雜風(fēng)干后，干燥粉碎成粉末，置于氣氛爐中限氧熱解250℃～450℃，于終溫保持一個小時，待冷卻到室溫后取出，即獲得水葫蘆質(zhì)生物炭。該水葫蘆質(zhì)生物炭吸附廢水中鎘最高吸附量可達(dá)到80mg/g，應(yīng)用方法為：將水葫蘆質(zhì)生物炭添加到含鎘廢水中，初始鎘濃度為1～500mg/l，添加量為5g/l，反應(yīng)0～24h，反應(yīng)溫度為25℃，振蕩速率為150r/min。本方法吸附優(yōu)勢在于本發(fā)明所公布的吸附劑原料來源廣泛、價格低廉、制備過程簡單、鎘吸附容量大。
【專利說明】一種去除廢水中鎘的吸附劑制備及應(yīng)用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)碳，屬于固廢資源利用技術(shù)和環(huán)境污染修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】， 尤其涉及一種去除廢水中鎘的水萌蘆質(zhì)生物炭的制備方法和應(yīng)用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎘是最有毒的重金屬之一。長期暴露在鎘環(huán)境中易引起貧血、骨質(zhì)疏松、腎損壞等 一系列疾病。最新發(fā)布的第一次國家土壤污染調(diào)查顯示，鎘已經(jīng)被列為我國土壤首要污染 物。湖南被稱為有色金屬之鄉(xiāng)，是中國水、土壤鎘污染最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。其中，湘江沉 積物的鎘濃度高達(dá)19. 42mg/kg，是全國平均值的76倍。目前，湘江流域大約有四千三百萬 人口遭受著飲用水和稻米鎘污染的威脅。因此，水、土壤鎘污染治理是一個亟待解決的環(huán)境 問題。
[0003] 生物炭是一種通過限氧熱解生物質(zhì)獲得的富碳產(chǎn)物。生物炭前體多為農(nóng)田生物廢 棄物，如稻草秸桿、甘蔗渣、牛糞等等。其原材料廣泛容易獲得且制備過程簡單，已被廣泛 應(yīng)用于各種重金屬污染修復(fù)。因其具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、豐富的比表面積和表面官能 團(tuán)的特點，比活性炭更廉價和更高吸附容量，因此，生物炭是一種理想的廢水污染物吸附材 料，可用于氮、磷、有機物和重金屬等多種污染物的處理。
[0004] 水萌蘆被國際自然保護(hù)聯(lián)盟列為地球上100種最具"侵略性"的植物之一，它分 布廣泛、繁殖迅速極易破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，使水域缺氧而導(dǎo)致水質(zhì)惡化，破壞漁業(yè)和水利發(fā) 電。將水萌蘆轉(zhuǎn)變?yōu)樯锾课綇U水中的鎘，其吸附容量最高可達(dá)到80mg/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活性 炭和許多已報道的其他不同生物質(zhì)來源的生物炭。因此，合理地利用這種生物，將它轉(zhuǎn)變?yōu)?生物碳，是環(huán)境污染修復(fù)和固廢資源利用的雙贏策略。然而，目前以研宄水萌蘆為原料制備 生物炭及其在污染環(huán)境中的應(yīng)用尚未見報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種利用水萌蘆制備生物炭的方法及其在污染水、土壤中 的應(yīng)用，該方法操作簡單易行，且獲得的生物炭產(chǎn)率高、對水體中的鎘吸附能力強。
[0006] 本發(fā)明提供了一種利用水萌蘆制備生物炭的方法，包括：
[0007] (1)水萌蘆預(yù)處理：將在未污染的水域中收集到的水萌蘆除雜后風(fēng)干，并待其風(fēng) 干后置于鼓風(fēng)干燥箱中于60°C過夜烘干，粉碎至1?2_，裝入自封帶置于干燥箱中保存?zhèn)?用。
[0008] (2)熱解、冷卻：粉碎后的水萌蘆粉末置于氣氛爐中于常溫通氮氣20分鐘，然后以 6. 5°C /min速率升溫至250°C進(jìn)行碳化，終溫保持2小時，冷卻至室溫取出，制得水萌蘆生物 炭。整個升溫?zé)峤膺^程和冷卻至室溫過程均在氮氣環(huán)境下進(jìn)行。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種采用所述方法制備的水萌蘆質(zhì)生物炭，所述生物炭的基本性 質(zhì)見表格1。
[0010] 表1 :采用所述方法制備的一種水萌蘆質(zhì)生物炭基本性質(zhì)
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種去除廢水中鎘的吸附劑（水萌蘆質(zhì)生物炭）制備及應(yīng)用方法，其制備方法，包 括： (1) 水萌蘆預(yù)處理：將在未污染的水域中收集到的水萌蘆除雜后風(fēng)干，并待其風(fēng)干后 置于鼓風(fēng)干燥箱中于60°C過夜烘干，粉碎至1?2_，裝入自封帶置于干燥箱中保存?zhèn)溆茫? (2) 熱解、冷卻：粉碎后的水萌蘆粉末置于氣氛爐中于常溫通氮氣20分鐘，然后以 6. 5°C/min速率升溫至250°C進(jìn)行碳化，終溫保持2小時，冷卻至室溫取出，制得水萌蘆質(zhì)生 物炭，整個升溫?zé)峤膺^程和冷卻至室溫過程均在氮氣環(huán)境下進(jìn)行。
2. 如權(quán)利要求1所述的水萌蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟（1)中的水萌蘆烘 干的溫度為60 °C，過夜烘干。
3. 如權(quán)利要求1所述的水萌蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟（1)中的水萌蘆干 燥后粉碎至1?2謹(jǐn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的水萌蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟（2)水萌蘆升溫速 率為 6. 5°C/min。
5. 如權(quán)利要求1所述的水萌蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟（2)水萌蘆熱解終 溫分別為 250 °C、350 °C、450 °C、550 °C。
6. 如權(quán)利要求1所述的水萌蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟（2)水萌蘆放入氣 氛爐熱解前先通20分鐘氮氣，熱解至冷卻至室溫的過程中始終通氮氣，并且氮氣壓力維持 在 0?IMPa。
7. 如權(quán)利要求1所述的水萌蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，熱解的生物質(zhì)為水萌 蘆。
8. 如權(quán)利要求1所制備的水萌蘆質(zhì)生物炭應(yīng)用，其特征在于，所述的水萌蘆質(zhì)生物炭 用于吸附廢水中的鎘。
9. 根據(jù)權(quán)利8所述的水萌蘆質(zhì)生物炭應(yīng)用，其特征在于，所述水萌蘆質(zhì)生物炭吸附廢 水中的鎘，方法如下：初始鎘濃度為1?500mg/l，在25°C左右振蕩條件下，投入水萌蘆質(zhì)生 物炭吸附劑，投加比例為5g/l，振蕩時間為0?24h，振蕩速率為150r/min。
【文檔編號】C02F1/62GK104511272SQ201410562485
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】王欣, 張鳳 申請人:王欣, 張鳳