一种有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂制造技术

本发明专利技术公开了一种有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂，该生物质吸附剂是由锯末制成，将干净干燥的锯末，加入到锐钛矿型纳米二氧化钛水分散液中，浸渍后干燥，得到生物质材料；再将生物质材料经过热解炭化反应制得生物质炭，将生物质炭浸入生物质液后干燥即得本发明专利技术吸附剂。试验证明，具有较好的去除水中铬的功能。

Multifunctional biomass adsorbent for effectively reducing chromium in water

The invention discloses a multifunctional biomass reduced chromium in water adsorbent, the biomass adsorbent is made from sawdust, clean dry sawdust, added to the anatase nano-TiO2 aqueous dispersion, after impregnation drying, biomass materials; the raw material after pyrolysis reaction process of biomass carbon the biomass carbon, biomass into liquid after drying to obtain the adsorbent. The test proved that it has better function of removing chromium from water.

【技术实现步骤摘要】
一种有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂
本专利技术涉及环境保护
，尤其涉及一种有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂。
技术介绍
随着经济的不断发展，人们生活水平的提高，人们对环境质量的要求也越来越高。而在工业生产中，金属表面处理、含铬矿石的加工、皮革鞣制、印染等行业在生产过程中排放的大量含铬的工业废水，成为污染环境的重要因素之一。废水中含有的CrO42-、Cr2O72-具有很强的氧化性。研究表明，六价铬的毒性比三价铬高100倍，而且更易被人体吸收并在体内蓄积，导致肝癌，因此我国已把六价铬规定为实施总量控制的指标之一。目前，对于重金属废水的处理方法主要有化学还原沉淀法、离子交换法、电化学还原法、蒸发回收法和吸附法等。但是这些方法一般只适用于重金属离子浓度较高的情况，当重金属离子的浓度较低时，传统的物理化学方法处理难度大、成本高。因此，为改变这一现状，本申请人利用廉价的锯末经过特殊加工工艺，研制出一种有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂，该吸附剂在实际应用中，取得了理想的效果，值得推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，该有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂是由锯末制成。制备方法：将干净干燥的锯末，加入到锐钛矿型纳米二氧化钛水分散液中，浸渍10h后，在80℃下干燥2h去除自由水分后，得到生物质材料；将生物质材料加入到热解反应器中，在无氧条件下，升温至260-300℃，进行热解炭化反应，保温30min后，以6℃/min的升温速度，升温至680-720℃保温1h，当温度降低至50℃时出料得本专利技术生物质炭，将本专利技术生物质炭浸入生物质液中20h后干燥，加工至直径0.3-0.6mm的颗粒得本专利技术吸附剂。作为一种优选，将生物质材料加入到热解反应器中，无氧条件为0.6L/min的氮气保护的条件下，升温至280℃，进行热解炭化反应，并保温30min。以锯末为前驱物制备的生物质吸附剂比表面积和孔体积虽然随着裂解温度的升高而升高，但当升温至260-300℃时，我们发现其热解炭化时的比表面积和孔结构变化不大，主要由于锯末中含有焦油不断溢出将微孔封堵，使其比表面积、总孔体积和微孔孔容变化不大所致。并观察到有白烟冒出，经分析主要为水蒸气，此前为炭化的干燥阶段。需要保温30min，为焦油和水蒸气全部溢出提供了足够的时间，同时溢出的焦油具有很好的粘性和延展性，为下一步高温热解时微孔的膨胀变大和微孔数量的增加提供了有利条件；当保温30min后，水蒸气全部溢出，烟气由白色转黄色，主要是因为原料已干燥完，开始进入了预炭化阶段。作为一种优选，以6℃/min的升温速度，升温至700℃保温1h，当温度降低至60℃时出料粗破碎得生物质炭。大量实践证明，以6℃/min的升温速度升温制得的吸附剂比表面积、总孔体积较好，如果升温速度过快，得到的吸附剂裂纹现象严重，内部微孔不能最大限度的膨胀扩大，产生的微孔数量较少，膨大后的孔隙结构不够均匀；升温速度过慢影响生产率，增加生产费用。升温至700℃保温1h可得到理想的吸附剂，如果温度过高保温时间太长，吸附剂的产率降低，灰分含量上升，随着裂解温度的升高，吸附剂的官能团总量逐渐减少；如果温度过低保温时间太短，得到的吸附剂比表面积、总孔体积和微孔孔容较小，达不到理想的使用效果。所述的锯末为杨树锯末与松树锯末按重量比1∶1的混合物，如果松树锯末含量过高，将产生过多的焦油阻塞内部孔隙结构，使的总孔体积较小，如果松树锯末含量过低，产生的松油较少，两物质间结合不够牢固，微孔数量少也不能最大限度的膨胀扩大，总孔体积较小。所述生物质液是由白金古榄460g、白刺花叶540g、竹叶马豆620g、合子草650g、根辣750g加入260L水，先以武火煮沸后，改用文火加热1h过滤制得。吸附试验1、在35-65℃时，取1.0g本专利技术的吸附剂投于60mL40mg·L-1的铬溶液中，控制溶液的pH值在2.5-3.5之间，本专利技术的吸附剂对铬的去除率随吸附时间的延长逐渐升高。在开始的30min内，铬的去除率随时间的延长而快速升高，在30min时，铬的去除率就达到了79.23％；随后上升趋势变缓，在105min时，铬的去除率达到98.77％，随后基本保持稳定，说明吸附达到平衡，因此吸附105min是最佳的吸附时间。2、在35-65℃时，取1.0g本专利技术的吸附剂投于60mL40mg·L-1的铬溶液中，吸附时间为105min，溶液的pH值对本专利技术的吸附剂去除铬有很大的影响。随着溶液pH值的增大，吸附剂对铬的去除率呈快速下降的趋势。pH值在2.5-3.5时，铬的去除率保持在较高的水平且下降缓慢；pH值在大于3.5时，铬的去除率迅速下降。产生这种现象的原因与吸附剂表面功能基团带电状态、铬在水溶液中的形态分布及pH值有关。理论计算可知，pH值较低时，溶液中的铬主要以HCrO4-、Cr2O42-形式存在，吸附剂表面功能基团氨基、羟基接受质子H+，形成正电性的-NH3+、-OH2+吸附中心，通过静电作用，铬阴离子可被正电吸附中心所吸附；随着溶液pH值的增大，虽然铬仍然以HCrO4-、Cr2O42-形式存在，但是吸附剂表面正电吸附中心数目却在减少，导致对铬阴离子吸附量的减小，最终降低了铬的去除率。可见，要使铬的去除率达到较高的程度，应控制溶液的pH值小于3.5。如果控制铬溶液的pH值小于2.5，会提高成本。3、将本专利技术的吸附剂投于35-65℃、60mL40mg·L-1的铬溶液中，控制溶液的pH值为2.5-3.5之间，随着吸附剂用量的增加，铬的去除率逐渐上升。吸附剂量的增加不但增大了吸附表面积，也增加了参与吸附官能团的数目。当吸附剂用量大于1.0g时，铬的去除率基本稳定，说明吸附处于平衡状态，无需再增加吸附剂量。4、取1.0g本专利技术的吸附剂投于35-65℃、60mL40mg·L-1的铬溶液中，控制溶液的pH值为2.5-3.5之间，35℃以下时，吸附剂对铬的去除率有所上升，但是升幅不大；在35-65℃时，铬的去除率上升显著。这可能是因为溶液的温度升高时，有利于化学吸附克服活化能的障碍，加快了粒子内扩散速度，并产生了一些新的吸附位点，从而提高了铬的去除率。当温度高于65℃时，铬的去除率升高缓慢，为降低成本，温度控制在65℃以下为宜。作为一种优选，取1.0g本专利技术的吸附剂投于50℃，60mL40mg·L-1的铬溶液中，控制溶液的pH值为3.0，吸附时间为105min，铬的去除率达到98.77％，取得了理想的去除效果。动物实验1、清洁级健康SD大鼠60只，体质量(210±15)g，雌雄各半，用作毒理实验，喂以普通饲料，普通饮水。室温控制在(21±5)℃，湿度(53±2)％，自然光照。2、随机分为3组，防治组、观察组和对照组。观察组饮用铬严重超标的水，对照组饮用正常用水，防治组饮用经过本专利技术吸附剂及吸附方法处理过的水。3、实验结果喂养半年后，防治组、对照组大鼠的外观、毛色，社会行为、刺激性等和对周围环境、食物、水的兴趣等比较差异均无统计学意义(P＞0.05)。两组大鼠实验后体质量均较本组实验前增加(P＜0.05)，但两组实验后体质量比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，两组大鼠实验后血液细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂，其特征在于该生物质吸附剂是由锯末制成。

【技术特征摘要】
1.一种有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂，其特征在于该生物质吸附剂是由锯末制成。2.如权利要求1所述的一种有效降低水中铬的多功能生物质吸附剂的制备方法，其特征在于将干净干燥的锯末，加入到锐钛矿型纳米二氧化钛水分散液中，浸渍10h后，在80℃下干燥2h去除自由水分后，得到生物质材料；将生物质材料加入到热解反应器中，在无氧条件下，升温至260-300℃，进行热解炭化反应，保温30min后，以6℃/...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯春莹，
申请(专利权)人：冯春莹，
类型：发明
国别省市：山东,37