本发明专利技术公开了一种改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法及废水中重金属去除方法。将菠萝皮粉按一定比例加入改性试剂对其进行化学改性，增强其吸附性能，并对其载磁后获得优良的重金属吸附磁性材料。将获得的磁性吸附材料按比例加入含重金属废水中，保持pH在酸性下搅拌吸附反应一定时间后，利用磁铁回收该吸附材料即可。本发明专利技术方法简单可行，对水中重金属去除效果显著且稳定、回收便利、无二次污染，达到了以废治污的目的，在降低处理费用的同时，一定程度上解决废弃菠萝皮的处理处置问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废水处理
，具体而言，涉及一种利用菠萝皮改性制备磁性吸附材料的方法，以及采用该吸附材料对废水中重金属的吸附去除方法。
技术介绍
电镀废水、染料废水、制革废水、冶金废水等工业废水中含有多种重金属离子，这些废水通过食物链，容易富集在生物体中，危害人类健康，因此重金属废水的污染问题已越来越受到重视。处理重金属废水的方法可归纳为化学法、物理化学法、生物法三类。其中化学法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、钡盐沉淀法等；物理化学法有离子交换法、吸附法、溶剂萃取法、液膜法、反渗透法和电渗析法；生物法分为生物吸附和生物沉淀。最常用的方法是化学沉淀法，能快速去除废水中的金属离子，工艺过程简单，但存在出水金属浓度偏高，易产生二次污染，废水含钙高、回用困难等缺点。当金属离子浓度低到1～10mg/L时，用化学沉淀和溶液抽提难于达到理想的效果。其它方法如离子交换法、活性炭吸附法、电渗析、反渗透等，虽然处理效果较好，但由于运行费用及原材料成本相对过高，如：传统的吸附法采用昂贵的活性炭和离子交换树脂等吸附剂，难于适应大规模废水处理的需要。目前，我国每年产生大量的废弃农副产品，这些废弃农副产品只有少量被用做动物饲料，绝大部分被抛弃，从而污染环境。以菠萝为例，其加工中产生大量(约30-40％)的菠萝废弃物，这些废弃物丢弃后对环境造成污染，资源浪费，因此，菠萝废弃物的回收再利用成为急需解决的问题。研究发现菠萝皮能够去除废水中的重金属离子，将菠萝皮做工业水处理剂，从资源的综合利用和环境保护来说，具有重要的意义。但是，直接采用菠萝皮做水处理剂，其机械强度太小易破碎，吸附容量太低，从而限制了在工业水处理中的推广应用。CN101703921A公开了一种利用菠萝皮渣改性制备吸附剂的方法，该吸附剂由菠萝皮渣经预处理后，与琥珀酸酐在吡啶或二甲基亚砜中改性而成，具体的步骤为：(1)菠萝皮渣经洗涤，于打浆机中打浆，过滤，40-70℃烘干4-7小时或在太阳下晒干，粉
碎机粉碎得菠萝皮渣粉末；(2)将上述菠萝皮渣粉末加入质量浓度为10％-50％的异丙醇水溶液中搅拌12-36小时，过滤，洗涤，烘干；(3)加入浓度0.01-0.5mol/L氢氧化钠水溶液碱化处理1-5小时，过滤，洗涤，烘干；(4)上述经预处理的菠萝皮渣与琥珀酸酐以质量比例1:2-1:6放入反应器，加入吡啶或二甲基亚砜，吡啶或二甲基亚砜加入体积与菠萝皮渣质量比例为8:1-16:1，单位为mL/g；在20-80℃反应温度下搅拌反应4-48小时；反应结束后，洗涤，烘干；(5)上述经琥珀酸酐改性的菠萝皮渣再与饱和碳酸氢钠反应0.5-2小时，过滤，洗涤、烘干后即得所述吸附剂。然而，该技术涉及的改性试剂较多，无形中增加了吸附剂的成本，提高了废水处理费用；其次，改性步骤较多，一方面增加了成本，另一方面实际应用难度增大；第三，采用的改性试剂回收难度较大，故在实际应用具有一定的局限性。
技术实现思路
鉴于现有的重金属废水处理材料存在成本高、价格昂贵、去除效率低，回收困难等问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，以及采用该吸附材料对废水中重金属的吸附去除方法。为了实现本专利技术的目的，专利技术人通过大量试验研究并不懈探索，以菠萝皮为主要原料，采用更为简单的工艺对菠萝皮进行化学物理改性并对其载磁，制备了对水中重金属具有较高吸附性能的吸附材料，实现了变废为宝，以废治污的目的，同时克服了常规吸附材料应用后难以去除的困难，并最终获得了如下技术方案：一种改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)将菠萝皮清洗、烘干、粉碎，过60～80目筛，按料液质量比为1:3～6加入水，使菠萝皮粉完全浸没并保证为流体状态，加入酸液调pH＝2～4，按180～200转/min室温下振荡1～4h后，用水和乙醇交替离心洗至中性，并在60～80℃下烘干，氮保护条件下于480～520℃马弗炉中活化1.5～2.5h，得菠萝皮中间体，备用；(2)在装有水的反应容器中先后加入铁盐、镁盐，搅拌使其溶解，然后加入步骤(1)制备的菠萝皮中间体，在氮保护条件下再加入亚铁盐溶液，用碱液调pH＝9～11，在45～55℃下反应0.4-1.0h，升温至70～80℃下搅拌反应1.5-3.0h后，离心或者过滤后在60～70℃下烘干，得改性载磁菠萝皮中间品，备用；(3)在氮气保护下，将步骤(1)制备的改性载磁菠萝皮中间品于480～520℃马弗炉中烧1.5～2.5h，获得改性菠萝皮磁性吸附材料。优选地，如上所述的改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，其中步骤(1)中所述的酸液为质量分数0.5％～10％的硝酸。优选地，如上所述的改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，其中步骤(1)中马弗炉活化时的温度为500℃，时间为2h。优选地，如上所述的改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，其中步骤(2)中所述的亚铁盐、铁盐中铁的摩尔比(1～1.2)：2，亚铁盐与铁盐总质量与菠萝皮粉质量比为1：(1.8～2.2)。优选地，如上所述的改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，其中步骤(2)中所述的镁盐为氯化镁，加入量为菠萝皮粉的15～25％。优选地，如上所述的改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，其中步骤(3)中马弗炉煅烧的温度为500℃，时间为2h。由于本专利技术所制备的改性菠萝皮磁性吸附材料吸附吸附率可达到，可用于电镀废水、染料废水、制革废水、冶金废水等工业废水的治理。因此，本专利技术的第二个目的在于提供一种工业新用途，即上述的改性菠萝皮磁性吸附材料在除去废水中重金属离子中的应用。本专利技术的第三个目的在于一种除去废水中重金属离子的方法，该方法包括：将上述方法得的改性菠萝皮磁性吸附材料，按(1～2.5):100的质量体积比加入含重金属离子的废水中，保持pH3～4，常温搅拌吸附反应1～2h后，外加磁铁回收该改性菠萝皮磁性吸附材料。优选地，如上所述的除去废水中重金属离子的方法，其中废水中的重金属含有铜、铬、铅、镉和锌中的至少一种。本专利技术所制备的改性菠萝皮磁性吸附材料，适用于重金属离子的含量0～500ppm、pH为3～4范围的废水处理。本专利技术所制备的吸附剂成本低，吸附效率可达到99.9％其以上，主要用于电镀废水、染料废水、制革废水、冶金废水等工业废水的治理。本专利技术处理过的废水中铅含量100mg/L降至0.07mg/L以下，锌含量100mg/L降至0.04mg/L以下，铜含量100mg/L降至0.07mg/L以下，铬含量100mg/L降至0.06mg/L以下，镉含量100mg/L降至0.10mg/L以下，处理效率高，不会产生二次污染。与现有技术相比，本专利技术采用易于获取的生活废弃物菠萝皮作为原料，通过化学和物理方法改性和载磁，获得了对废水中重金属具有吸附容量更高的磁性环境材料，达到了变废为宝、以废治废的目的，降低了废水处理费用，同时所载磁性克服了吸附
材料回收困难难题；另外本专利技术制备的改性菠萝皮磁性吸附剂经回收后能重复利用，且废水处理过程无二次污染风险，符合以废治废的环保理念，具有良好的社会效益与环境效益。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)将菠萝皮清洗、烘干、粉碎，过60～80目筛，按料液质量比为1:3～6加入水，使菠萝皮粉完全浸没并保证为流体状态，加入酸液调pH＝2～4，按180～200转/min室温下振荡1～3h后，用水和乙醇交替离心洗至中性，并在60～80℃下烘干，氮保护条件下于480～520℃马弗炉中活化1.5～2.5h，得菠萝皮中间体，备用；(2)在装有水的反应容器中先后加入铁盐、镁盐，搅拌使其溶解，然后加入步骤(1)制备的菠萝皮中间体，在氮保护条件下再加入亚铁盐溶液，用碱液调pH＝9～11，在45～55℃下反应0.4‑1.0h，升温至70～80℃下搅拌反应1.5‑3.0h后，离心或者过滤后在60～70℃下烘干，得改性载磁菠萝皮中间品，备用；(3)在氮气保护下，将步骤(1)制备的改性载磁菠萝皮中间品于480～520℃马弗炉中烧1.5～2.5h，获得改性菠萝皮磁性吸附材料。
【技术特征摘要】
1.一种改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)将菠萝皮清洗、烘干、粉碎，过60～80目筛，按料液质量比为1:3～6加入水，使菠萝皮粉完全浸没并保证为流体状态，加入酸液调pH＝2～4，按180～200转/min室温下振荡1～3h后，用水和乙醇交替离心洗至中性，并在60～80℃下烘干，氮保护条件下于480～520℃马弗炉中活化1.5～2.5h，得菠萝皮中间体，备用；(2)在装有水的反应容器中先后加入铁盐、镁盐，搅拌使其溶解，然后加入步骤(1)制备的菠萝皮中间体，在氮保护条件下再加入亚铁盐溶液，用碱液调pH＝9～11，在45～55℃下反应0.4-1.0h，升温至70～80℃下搅拌反应1.5-3.0h后，离心或者过滤后在60～70℃下烘干，得改性载磁菠萝皮中间品，备用；(3)在氮气保护下，将步骤(1)制备的改性载磁菠萝皮中间品于480～520℃马弗炉中烧1.5～2.5h，获得改性菠萝皮磁性吸附材料。2.根据权利要求1所述的改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的酸液为质量分数0.5％～10％的硝酸。3.根据权利要求1所述的改性菠萝皮磁性吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中马...
【专利技术属性】
技术研发人员：范拴喜，周旗，刘通通，罗静，
申请(专利权)人：宝鸡文理学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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