利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法以及該吸附劑的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法，以及應(yīng)用所述的吸附劑處理含Cr污水的試驗(yàn)方法，屬于污水處理材料生產(chǎn)制造【技術(shù)領(lǐng)域】。提供一種操作簡單、制造成本低廉的制備吸附劑的方法，以及應(yīng)用所述的吸附劑處理含Cr污水的試驗(yàn)方法。所述的制備吸附劑的方法，包括采集、清洗、涼干、剪切、干燥、粉碎和炭化等步驟；所述試驗(yàn)方法包括以下步驟，先將0.05g～0.5g的紫莖澤蘭吸附劑加入初始pH值為1～9、含Cr量為50mg/L的100ml污水中，然后恒溫振蕩攪拌1.5h～2.0h，然后檢測污水中的含Cr量，在此過程中，先后分別保持吸附劑劑量和污水的初始pH值不變，而對應(yīng)的改變被處理污水的初始pH值和吸附劑劑量。
【專利說明】利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法以及該吸附劑的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法，屬于污水處理材料生產(chǎn)制造【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用所述的吸附劑處理含Cr (VI)污水的試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紫莖澤蘭是一種分布廣泛的林業(yè)惡性雜草，屬亞灌木類，俗稱“解放草”，能在短時(shí)間內(nèi)大量繁殖，形成密集成叢的單優(yōu)植物群落，造成糧食、優(yōu)質(zhì)牧草等大面積減產(chǎn)。紫莖澤蘭上世紀(jì)四十年代從東南亞侵入我國云南省，在20世紀(jì)70年代初開始釀成草害，近30年來紫莖澤蘭飛速蔓延，以每年30km的速度向北、向東傳播。目前分布范圍已達(dá)云南、貴州、廣東、廣西、四川、重慶、西藏等省區(qū)。在80年代侵入涼山州后，最初零星分布，未引起重視。而從1990年至今，紫莖澤蘭侵占面積已從2萬多hm2發(fā)展到75萬hm2以上，目前已分布在全州17個(gè)縣市。Cr (VI)是目前污染水體中常見的重金屬之一，主要來源于冶金、機(jī)械、電鍍、制革、醫(yī)藥、染料和化工等工業(yè)所排放的“三廢”。Cr (VI)具有致癌和致突變能力，即使在低濃度下也具有相當(dāng)高的毒性，而且Cr (VI)容易遷移，也具有很強(qiáng)的氧化能力，對環(huán)境具有很大的危害。傳統(tǒng)的重金屬處理方法有化學(xué)沉淀過濾、化學(xué)氧化還原、電化學(xué)法、反滲透、離子交換、吸附法、蒸發(fā)法等。由于Cr (VI)排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格化，這些方法中有些已不能滿足排放要求，另一些方法雖能實(shí)行但是成本十分昂貴。因此需要一種既能應(yīng)對大流量的污水又比較廉價(jià)的處理方法。而生物吸附法則恰恰滿足了以上要求。如果將所述的紫莖澤蘭進(jìn)行資源化處理，這樣不僅可以解決該種雜草對當(dāng)?shù)亓謽I(yè)、畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的危害，還可以為當(dāng)?shù)卦黾咏?jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)“以害制廢，變害為寶”的目的。紫莖澤蘭結(jié)構(gòu)疏松，組分與木屑相似，灰分較低，木質(zhì)素含量較高。國內(nèi)外已有將紫莖澤蘭制成活性炭的相關(guān)報(bào)導(dǎo)。但由于紫莖澤蘭制取活性炭所需成本較高，也如采用化學(xué)活化法容易造成二次污染及設(shè)備的腐蝕?，F(xiàn)在利用吸附法去除水體中的重金屬大多是利用介孔分子篩作為載體的吸附劑原料或生物吸附劑，如申請?zhí)柗謩e為CN200910067343.9、CN200710307574.3專利公開的方法。但是這些方法均存在成本高，易受水體中其它離子影響等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種操作簡單、制造成本低廉的利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用所述的吸附劑處理含Cr (VI)污水的試驗(yàn)方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法，包括以下步驟，
[0005]a、備料，采集成熟的紫莖澤蘭去葉，用清水洗凈、涼干后剪切成長度不超過1.5 cm的粗顆粒原料備用；
[0006]b、干燥、粉碎，先將步驟a制備的粗顆粒原料干燥，然后再將干燥后的粗顆原料粉碎成粒度為25-65目的細(xì)顆粒料；[0007]C、炭化，將步驟c制備的粒度為25-65目的細(xì)顆粒料放入坩鍋中加熱至400°C?550°C，并保溫15min?60min，然后取出冷卻至室溫，這樣便完成了一次利用紫莖澤蘭制取吸附劑的制備過程。
[0008]進(jìn)一步的是，在步驟a中，涼干時(shí)采用的是室內(nèi)自然風(fēng)干法涼曬，剪切后的粗顆粒原料的長度為0.9 cm?1.1 Cm。
[0009]進(jìn)一步的是，步驟b中，干燥時(shí)采用的是常規(guī)烘干設(shè)備干燥處理。
[0010]進(jìn)一步的是,步驟c中，當(dāng)加熱溫度為400°C時(shí),保溫時(shí)長為15min;當(dāng)加熱溫度為450°C時(shí)，保溫時(shí)長為30min ;當(dāng)加熱溫度為500°C時(shí)，保溫時(shí)長為45min ;當(dāng)加熱溫度為550°C時(shí)，保溫時(shí)長為60min。
[0011]應(yīng)用所述方法制取的吸附劑處理含Cr (VI)污水的試驗(yàn)方法，所述試驗(yàn)方法包括以下步驟，先將0.05g?0.5g的紫莖澤蘭吸附劑加入初始PH值為I?9、含Cr (VI)量為50mg/L的IOOml污水中，然后恒溫振蕩攪拌1.5h?2.0h,即可提取處理后的污水樣品檢測其中的含Cr (VI)量，
[0012]其中，在進(jìn)行上述試驗(yàn)時(shí)，按兩組分別進(jìn)行，一組保持所述含Cr污水的初始PH值為 I 不變，然后量取重量為 0.05g、0.lg、0.15g、0.2g、0.25g、0.3g、0.35g、0.4g、0.45g 和
0.5g的紫莖澤蘭吸附劑各一份分別加入不同的含Cr (VI)污水中，恒溫振蕩攪拌1.5h?
2.0h，然后提取處理后的污水樣品檢測其中的含Cr (VI)量；另一組則保持從上一組試驗(yàn)中獲得的最佳紫莖澤蘭吸附劑的使用量不變，然后分別量取初始PH值為2、3、4、5、6、7、8、9的含Cr (VI)污水各一份，分別加入所述劑量的紫莖澤蘭吸附劑中，恒溫振蕩攪拌1.5h?
2.0h，然后提取處理后的污水樣品檢測其中的含Cr (VI)量。
[0013]進(jìn)一步的是，在所述的試驗(yàn)方法中，恒溫振蕩的溫為25°C，振蕩的速度為150r/
mirio
[0014]進(jìn)一步的是，在所述的試驗(yàn)方法中，通過向所述溶液中加入HCl或NaOH來調(diào)節(jié)所述含Cr (VI)污水的初始PH值。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:由于制備所述的吸附劑的原料為自然界中大量生長的有害植物紫莖澤蘭，而且利用所述的紫莖澤蘭制備所述的吸附劑的過程只需要經(jīng)過采集、涼干、剪切、干燥、粉碎和碳化等幾個(gè)過程，而不需要龐大、高尖的設(shè)備和復(fù)雜的工藝流程，從而使所述的利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法不僅操作簡單，而且制造成本也十分低廉。同時(shí)，由于所述的紫莖澤蘭結(jié)構(gòu)疏松，組分與木屑相似，灰分較低，木質(zhì)素含量較高，經(jīng)過上述的采集、涼干、剪切、干燥、粉碎和碳化工藝過程成的吸附劑，其表面凹凸不平且較粗糙，微孔多而密集，為吸附劑具備良好吸附性能提供了依據(jù)，再結(jié)合含Cr (VI)污水的性質(zhì)，通過采用所述的試驗(yàn)方法便可以找出需要處理的污水的最佳PH值和所述吸附劑的最佳用量，然后再應(yīng)用到現(xiàn)場的污水處理中，便可以達(dá)到“以害制廢，變害為寶”的目的，而且整個(gè)過程操作簡單、成本低廉，適宜在大量生長紫莖澤蘭的地區(qū)廣泛的推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的紫莖澤蘭吸附劑的能譜分析圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的紫莖澤蘭吸附劑的化學(xué)成分分析圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的紫莖澤蘭吸附劑在掃描電鏡下的物理性質(zhì)分析圖片；[0019]圖4為本發(fā)明的紫莖澤蘭吸附劑在不同劑量的吸附劑下對Cr (VI)的吸附效果曲線圖；
[0020]圖5為本發(fā)明的紫莖澤蘭吸附劑在不同初始pH的溶液下對Cr (VI)的吸附效果曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，對含重金屬的污水處理成本較高、處理效果不好的技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種操作簡單、制造成本低廉的利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法，同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用所述的吸附劑處理含Cr (VI)污水的試驗(yàn)方法，以獲得吸附劑的最佳用量和被處理污水的最佳PH值。所述的利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法包括以下步驟，
[0022]a、備料，采集成熟的紫莖澤蘭去葉，用清水洗凈、涼干后剪切成長度不超過1.5 Cm的粗顆粒原料備用；
[0023]b、干燥、粉碎，先將步驟a制備的粗顆粒原料干燥，然后再將干燥后的粗顆原料粉碎成粒度為25-65目的細(xì)顆粒料；
[0024]C、炭化，將步驟c制備的粒度為25-65目的細(xì)顆粒料放入坩鍋中加熱至400°C?550°C，并保溫15min?60min，然后取出冷卻至室溫，這樣便完成了一次利用紫莖澤蘭制取吸附劑的制備過程。
[0025]應(yīng)用所述的吸附劑處理含Cr (VI)污水的試驗(yàn)方法包括以下步驟，先將0.05g?0.5g的紫莖澤蘭吸附劑加入初始PH值為I?9、含Cr (VI)量為50mg/L的IOOml污水中，然后恒溫振蕩攪拌1.5h?2.0h,即可提取處理后的污水樣品檢測其中的含Cr (VI)量，
[0026]其中，在進(jìn)行上述試驗(yàn)時(shí)，按兩組分別進(jìn)行，一組保持所述含Cr污水的初始PH值為 I 不變，然后量取重量為 0.05g、0.lg、0.15g、0.2g、0.25g、0.3g、0.35g、0.4g、0.45g 和0.5g的紫莖澤蘭吸附劑各一份分別加入不同的含Cr污水中，恒溫振蕩攪拌1.5h?2.0h,然后提取處理后的污水樣品檢測其中的含Cr (VI)量；另一組則保持從上一組試驗(yàn)中獲得的最佳紫莖澤蘭吸附劑的使用量不變，然后分別量取初始PH值為2、3、4、5、6、7、8、9的含Cr(VI)污水各一份，分別加入所述劑量的紫莖澤蘭吸附劑中，恒溫振蕩攪拌1.5h?2.0h，然后提取處理后的污水樣品檢測其中的含Cr (VI)量。
[0027]上述由于制備所述的吸附劑的原料為自然界中大量生長的有害植物紫莖澤蘭，而且利用所述的紫莖澤蘭制備所述的吸附劑的過程只需要經(jīng)過采集、涼干、剪切、干燥、粉碎和碳化等幾個(gè)過程，而不需要龐大、高尖的設(shè)備和復(fù)雜的工藝流程，從而使所述的利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法不僅操作簡單，而且制造成本也十分低廉。同時(shí)，由于所述的紫莖澤蘭結(jié)構(gòu)疏松，組分與木屑相似，灰分較低，木質(zhì)素含量較高，經(jīng)過上述的采集、涼干、剪切、干燥、粉碎和碳化工藝過程制成的吸附劑，其表面凹凸不平且較粗糙，微孔多而密集，為吸附劑具備良好吸附性能提供了依據(jù)，再結(jié)合含Cr (VI)污水的性質(zhì)，通過采用所述的試驗(yàn)方法便可以找出需要處理的污水的最佳PH值和所述吸附劑的最佳用量，然后再應(yīng)用到現(xiàn)場的污水處理中，便可以達(dá)到“以害制廢，變害為寶”的目的，而且整個(gè)過程操作簡單、成本低廉，適宜在大量生長紫莖澤蘭的地區(qū)廣泛的推廣應(yīng)用。
[0028]上述實(shí)施方式中，為了最大限度的降低生產(chǎn)成本、方便所述紫莖澤蘭吸附劑的制備操作，在步驟a中，涼干時(shí)采用的是室內(nèi)自然風(fēng)干法涼曬，剪切后的粗顆粒原料的長度為
0.9 cm?1.1 cm ;在步驟b中，干燥時(shí)采用的是常規(guī)烘干設(shè)備干燥處理；同時(shí)，為了獲得最佳吸附結(jié)構(gòu)的紫莖澤蘭吸附劑，在步驟c中，采用了四種溫度和相應(yīng)的四段保溫時(shí)間分別制備不同吸附結(jié)構(gòu)的紫莖澤蘭吸附劑，即當(dāng)加熱溫度為400°C時(shí)，保溫時(shí)長為15min;當(dāng)加熱溫度為450°C時(shí)，保溫時(shí)長為30min ;當(dāng)加熱溫度為500°C時(shí)，保溫時(shí)長為45min ;當(dāng)加熱溫度為550°C時(shí)，保溫時(shí)長為60min。然后，對上述不同時(shí)溫度和不同保溫時(shí)長下獲得的吸附劑進(jìn)行能譜、化學(xué)成分以及掃描電鏡下的物理性質(zhì)分析，分別獲得如圖1、圖2的曲線圖和圖3的圖片，從圖1的曲線圖可知，紫莖澤蘭吸附劑的主要成分是C、K、Ca，其中沒有發(fā)現(xiàn)任何其他有毒有害成分，說明我們制備的吸附劑是環(huán)境友好型的；從圖2的曲線圖可知，采用本發(fā)明的原材料和制備方法制得的紫莖澤蘭吸附劑的第一個(gè)吸收峰主要是O-H伸縮振動(dòng)，第二個(gè)吸收峰是C-H伸縮振動(dòng)，第三個(gè)吸收峰是共軛碳基伸縮振動(dòng)，第四個(gè)吸收峰是纖維素或糖類的C-O振動(dòng)峰；而從圖3的圖片中可以得出，當(dāng)碳化溫度為450°C、炭化時(shí)間30min時(shí)獲得的紫莖澤蘭吸附劑的表面凹凸不平且較粗糙，微孔多而密集，為吸附劑具備良好吸附性能提供了依據(jù)，說明本發(fā)明制備的紫莖澤蘭吸附劑可以用作處理含有重金屬的污水，并且達(dá)到較好的效果。
[0029]在所述的為了獲得采用本發(fā)明制取的紫莖澤蘭吸附劑，處理含有重金屬的污水時(shí)的最佳紫莖澤蘭吸附劑的用量，和被處理污水的最佳PH值的試驗(yàn)方法，根據(jù)所述兩組試驗(yàn)的結(jié)果，繪制了圖4的在不同劑量的吸附劑下對Cr (VI)的吸附效果曲線圖，以及圖5的在不同初始PH的溶液下對Cr (VI)的吸附效果曲線圖。根據(jù)所述的試驗(yàn)方法，先把制作好的所述紫莖澤蘭吸附劑以0.05g劑量投加到含Cr (VI)為50mg/L的IOOml水溶液中，以150r/min的速度在室溫下振蕩攪拌，振蕩攪拌時(shí)間為1.5小時(shí)。根據(jù)檢測結(jié)果表明，此種狀態(tài)下Cr (VI)的去除率為34%;同樣條件下，改變所述紫莖澤蘭吸附劑的投加劑量分別為0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35,0.4,0.45 和 0.5g，所得到的 Cr (VI)的去除率分別為 55%、67%,82%,99.9%,99.9%,99.9%,99.9%,99.9% 和 99.9%,由此可知在投加劑量從 0.05g 上升到0.25g時(shí)，隨著紫莖澤蘭吸附劑加入的劑量的增大，對水體中Cr (VI)的去除率也隨之增大,但當(dāng)加入劑量超過0.25g后，Cr (VI)去除率并不會(huì)有明顯變化，如圖4所示。然后，再根據(jù)所述的試驗(yàn)方法，分別量取0.25g的炭化紫莖澤蘭吸附劑置入IOOmL含Cr (VI)量為50mg/L的錐形瓶中，用HCl或NaOH調(diào)節(jié)pH為1.0，在25°C、150r/min下恒溫振蕩2h。結(jié)果表明，此種狀態(tài)下Cr (VI)的去除率接近100%。同樣條件下，改變?nèi)芤褐谐跏紁H為2、3、4、5、6、7、8和9，所得去除率分別為30%、20%、10%、0.1%、0.1%、0.1%、0.1%和0.1%，由此可知紫莖澤蘭吸附劑在初始PH為I時(shí)，對水體中Cr (VI)的去除率最高，如圖5所示。
【權(quán)利要求】
1.利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法，其特征在于:包括以下步驟， a、備料，采集成熟的紫莖澤蘭去葉，用清水洗凈、涼干后剪切成長度不超過1.5 cm的粗顆粒原料備用； b、干燥、粉碎，先將步驟a制備的粗顆粒原料干燥，然后再將干燥后的粗顆原料粉碎成粒度為25-65目的細(xì)顆粒料； c、炭化，將步驟c制備的粒度為25-6 5目的細(xì)顆粒料放入坩鍋中加熱至4 O (TC?550°C，并保溫15min?60min，然后取出冷卻至室溫，這樣便完成了一次利用紫莖澤蘭制取吸附劑的制備過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法，其特征在于:在步驟a中，涼干時(shí)采用的是室內(nèi)自然風(fēng)干法涼曬，剪切后的粗顆粒原料的長度為0.9 cm?1.1 Cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法，其特征在于:步驟b中，干燥時(shí)采用的是常規(guī)烘干設(shè)備干燥處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用紫莖澤蘭制備吸附劑的方法，其特征在于:步驟c中，當(dāng)加熱溫度為400°C時(shí)，保溫時(shí)長為15min ;當(dāng)加熱溫度為450°C時(shí)，保溫時(shí)長為30min ;當(dāng)加熱溫度為500°C時(shí)，保溫時(shí)長為45min ;當(dāng)加熱溫度為550°C時(shí)，保溫時(shí)長為60min。
5.應(yīng)用權(quán)利要求1的方法制取的吸附劑處理含Cr污水的試驗(yàn)方法，其特征在于:所述試驗(yàn)方法包括以下步驟，先將0.05g?0.5g的紫莖澤蘭吸附劑加入初始PH值為I?9、含Cr量為50mg/L的IOOml污水中，然后恒溫振蕩攪拌1.5h?2.0h,即可提取處理后的污水樣品檢測其中的含Cr量， 其中，在進(jìn)行上述試驗(yàn)時(shí)，按兩組分別進(jìn)行，一組保持所述含Cr污水的初始PH值為I不變，然后量取重量為 0.05g、0.lg、0.15g、0.2g、0.25g、0.3g、0.35g、0.4g、0.45g 和 0.5g 的紫莖澤蘭吸附劑各一份分別加入不同的含Cr污水中，恒溫振蕩攪拌1.5h?2.0h,然后提取處理后的污水樣品檢測其中的含Cr量；另一組則保持從上一組試驗(yàn)中獲得的最佳紫莖澤蘭吸附劑的使用量不變，然后分別量取初始PH值為2、3、4、5、6、7、8、9的含Cr污水各一份，分別加入所述劑量的紫莖澤蘭吸附劑中，恒溫振蕩攪拌1.5h?2.0h，然后提取處理后的污水樣品檢測其中的含Cr量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的試驗(yàn)方法，其特征在于:在所述的試驗(yàn)方法中，恒溫振蕩的溫為25°C，振蕩的速度為150r/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的試驗(yàn)方法，其特征在于:在所述的試驗(yàn)方法中，通過向所述溶液中加入HCl或NaOH來調(diào)節(jié)所述含Cr污水的初始PH值。
【文檔編號】B01J20/30GK103585958SQ201310626221
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】陳金發(fā), 吳昊, 彭世逞, 宋大剛, 李靜, 曲繼鵬, 鄭傳剛 申請人:西昌學(xué)院