一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法，属于工业废水处理技术领域。本发明专利技术通过对粉碎后的竹颗粒进行碱浸处理后再炭化，制得自制竹炭颗粒，再以自制竹炭颗粒为基体，通过在基体表面进行壳聚糖聚合物的复合，最终制得重金属废水吸附剂，相比传统的吸附剂，吸附性能更加优异，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法
本专利技术涉及一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法，属于工业废水处理

技术介绍
目前，重金属废水处理方法主要有三类:化学反应去除法、吸附浓缩分离去除法以及微生物或植物去除法。第一类是废水中重金属离子通过化学反应除去的方法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等；第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法,包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等；第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。重金属废水的传统处理工艺普遍存在成本高、反应慢、易造成二次污染、低浓度废水处理难等缺点。吸附法是利用吸附剂的独特结构往除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的常用吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。吸附法处理重金属废水具有高效、简便和选择性好等优点，特别是对低浓度、污染性强、其他方法难以有效处理的重金属废水具有独特的应用价值。但目前工业上使用的吸附剂吸附效果仍然有待提高。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法。本专利技术的一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法，所述吸附剂是以自制竹炭颗粒作为基体，利用壳聚糖以及硫氰酸铵、无水乙醇、氢氧化钠溶液、二硫化碳进行表面改性后制得；所述自制竹炭颗粒是由竹子粉碎后，经过氢氧化钠溶液反应后炭化制得的。进一步的，所述自制竹炭颗粒的制备步骤为：(1)称取竹子放入粉碎机中粉碎得到粒径为5～6mm的竹颗粒，将得到的竹颗粒和和质量分数为5％的氢氧化钠溶液混合后，静置浸渍，得到碱浸竹颗粒；通过碱浸处理，使得碱液进入竹颗粒纤维内部，使部分晶区转变为无定形区，从而使得竹颗粒直径膨润，表面形成卷曲，改善竹颗粒表面微结构，提高其比表面积，初步提高竹颗粒的吸附性能；(2)将上述碱浸竹颗粒放入炭化炉中，并向炭化炉中通入氩气置换出空气，在氩气保护状态下，保温炭化处理结束后，得到自制竹炭颗粒。通过高温炭化，得到高孔隙率的，并且表明卷曲粗糙的竹炭材料，利用自制的竹炭颗粒作为吸附机的基础载体，由于其具备巨大的孔隙率和比表面积，比普通的竹炭吸附性更好，能够初步提高吸附机的吸附性能；进一步的，所述自制竹炭颗粒进行表面改性的步骤为：(1)将上述得到的竹炭材料和壳聚糖以及硫氰酸铵混合后装入反应釜中得到混合物，再向反应釜中添加混合物质量5～6倍的无水乙醇，加热升温至95～100℃，搅拌反应12～14h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣；(2)将反应滤渣和质量分数为14％的氢氧化钠溶液以及二硫化碳混合后装入反应釜中，在室温下搅拌反应24h，反应结束后过滤分离得到滤饼，冷冻干燥后即得重金属废水处理用吸附剂。首先以自制竹炭颗粒为载体，壳聚糖作为原料，将两者复合，利用壳聚糖具有良好的生物兼容性和生物可降解性，其链状骨架结构上丰富的-OH和-NH2使其对重金属离子有着良好的吸附能力且容易引入新的化学基团，在强碱条件下，利用-OH与CS2发生黄原酸化反应生成不溶性的黄原酸盐，而黄原酸盐中带有软配位基团硫，由于大多数金属离子是软酸，硫对重金属离子能表现出较强的亲和能力，并与之形成稳定的M-S螯合物，因此，在本身具有极佳吸附性的自制竹炭颗粒表面引入含硫官能团能赋予吸附剂双重的作用，即与重金属离子的交换作用和螯合作用，从而进一步提高吸附剂的吸附能力，此外，本专利技术制备的吸附剂通过自制竹炭颗粒和壳聚糖基聚合物的复合，最终得到的吸附剂具有稳定的海绵状三维立体结构和良好的化学稳定性，吸附性能相比传统的壳聚糖具有显著提高，并且尺寸大小和形状具有可调控性，同时吸水能力强，能实现吸附后与废水的快速分离，应用前景广阔。进一步的，所述自制竹炭颗粒的制备步骤(1)中，竹颗粒和和质量分数为5％的氢氧化钠溶液的质量比为1:10，静置浸渍的时间为3～5h。进一步的，所述自制竹炭颗粒的制备步骤(2)中，保温炭化处理的温度为300～400℃，保温炭化处理的时间为3～5h。进一步的，所述自制竹炭颗粒进行表面改性的步骤(1)中，竹炭材料和壳聚糖以及硫氰酸铵的质量比为10:5:4。进一步的，所述自制竹炭颗粒进行表面改性的步骤(2)中，反应滤渣和质量分数为14％的氢氧化钠溶液以及二硫化碳的质量比为1:50:2。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：(1)本专利技术通过碱浸处理，使得碱液进入竹颗粒纤维内部，使部分晶区转变为无定形区，从而使得竹颗粒直径膨润，表面形成卷曲，改善竹颗粒表面微结构，提高其比表面积，初步提高竹颗粒的吸附性能，通过高温炭化，得到高孔隙率的，并且表明卷曲粗糙的竹炭材料，利用自制的竹炭颗粒作为吸附机的基础载体，由于其具备巨大的孔隙率和比表面积，比普通的竹炭吸附性更好，能够初步提高吸附机的吸附性能；(2)本专利技术直接使用自制竹炭颗粒作为最终的重金属废水吸附剂，其他条件和组分比例均与实例1中相同，因此最终制得的吸附剂的吸附性能显著降低，由此可以看出，以自制竹炭颗粒为载体，壳聚糖作为原料，将两者复合，利用壳聚糖具有良好的生物兼容性和生物可降解性，其链状骨架结构上丰富的-OH和-NH2使其对重金属离子有着良好的吸附能力且容易引入新的化学基团，在强碱条件下，利用-OH与CS2发生黄原酸化反应生成不溶性的黄原酸盐，而黄原酸盐中带有软配位基团硫，由于大多数金属离子是软酸，硫对重金属离子能表现出较强的亲和能力，并与之形成稳定的M-S螯合物，因此，在本身具有极佳吸附性的自制竹炭颗粒表面引入含硫官能团能赋予吸附剂双重的作用，即与重金属离子的交换作用和螯合作用，从而进一步提高吸附剂的吸附能力，此外，本专利技术制备的吸附剂通过自制竹炭颗粒和壳聚糖基聚合物的复合，最终得到的吸附剂具有稳定的海绵状三维立体结构和良好的化学稳定性，吸附性能相比传统的壳聚糖具有显著提高，并且尺寸大小和形状具有可调控性，同时吸水能力强，能实现吸附后与废水的快速分离。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。(1)称取竹子放入粉碎机中粉碎得到粒径为5～6mm的竹颗粒，将得到的竹颗粒和和质量分数为5％的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后，静置浸渍3～5h，得到碱浸竹颗粒；通过碱浸处理，使得碱液进入竹颗粒纤维内部，使部分晶区转变为无定形区，从而使得竹颗粒直径膨润，表面形成卷曲，改善竹颗粒表面微结构，提高其比表面积，初步提高竹颗粒的吸附性能；(2)将上述碱浸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法，其特征在于：所述吸附剂是以自制竹炭颗粒作为基体，利用壳聚糖以及硫氰酸铵、无水乙醇、氢氧化钠溶液、二硫化碳进行表面改性后制得；/n所述自制竹炭颗粒是由竹子粉碎后，经过氢氧化钠溶液反应后炭化制得的。/n

【技术特征摘要】
1.一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法，其特征在于：所述吸附剂是以自制竹炭颗粒作为基体，利用壳聚糖以及硫氰酸铵、无水乙醇、氢氧化钠溶液、二硫化碳进行表面改性后制得；
所述自制竹炭颗粒是由竹子粉碎后，经过氢氧化钠溶液反应后炭化制得的。


2.根据权利要求1所述的一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法，其特征在于：所述自制竹炭颗粒的制备步骤为：
(1)称取竹子放入粉碎机中粉碎得到粒径为5～6mm的竹颗粒，将得到的竹颗粒和和质量分数为5％的氢氧化钠溶液混合后，静置浸渍，得到碱浸竹颗粒；
(2)将上述碱浸竹颗粒放入炭化炉中，并向炭化炉中通入氩气置换出空气，在氩气保护状态下，保温炭化处理结束后，得到自制竹炭颗粒。


3.根据权利要求1所述的一种重金属废水处理用吸附剂的制备方法，其特征在于：所述自制竹炭颗粒进行表面改性的步骤为：
(1)将上述得到的竹炭材料和壳聚糖以及硫氰酸铵混合后装入反应釜中得到混合物，再向反应釜中添加混合物质量5～6倍的无水乙醇，加热升温至95～100℃，搅拌反应12～14h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣；
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【专利技术属性】
技术研发人员：侯敬义，许怡，赵先辉，
申请(专利权)人：镇江市和云工业废水处置有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32