一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法和应用，通过将蛋壳粉末加入KOH溶液中，在加热条件下充分反应后，得到改性蛋壳粉末；再将改性蛋壳粉末与蒸馏水和氯化锌混合，对改性蛋壳粉末进行充分浸渍，然后再进行煅烧处理，将煅烧后的产物经分散、超声、过滤、干燥后，得到基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂，用于对废水中的六价铬离子进行去除。通过上述方式，本发明专利技术能够利用依次对蛋壳进行的KOH溶液改性处理与氯化锌活化处理，进一步扩大蛋壳内的孔道结构，并在孔道结构内增加吸附重金属离子的活性点位，形成具有高比表面积和丰富孔道结构三维海绵状活化蛋壳，实现对废水中六价铬的高效吸附。的高效吸附。的高效吸附。

【技术实现步骤摘要】
一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境保护领域，具体涉及废水处理
，尤其涉及一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]重金属污染的防治已成为一个世界性的问题。铬作为采矿、电镀、制革等行业中常用的重金属，对环境的危害也日趋增大。自然界中铬通常以三价和六价的形式存在，其中铬(
Ⅵ
)是强致癌物质，对人体的危害也较为严重。含铬(
Ⅵ
)废水经排放进入环境之中后，会在动植物或人体内长期积累，这对人体的伤害很大。长期接触含(
Ⅵ
)的废液，或者一次性摄入过量的含铬(
Ⅵ
)废液，会使人体致癌。因此，对含铬(
Ⅵ
)废水进行科学合理的处理显得尤为重要。
[0003]常见废水中六价铬的吸附剂材料主要有以下几大类：第一类是活性炭，它是以木炭、各种果壳、优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、活化、漂洗、烘干和筛选等一系列加工工序制造而成的多孔碳，其堆积密度低、比表面积大，是一种性能优良的吸附剂，但其制作工序复杂，加工成本高，同时生产过程并不环保。第二类是矿物吸附材料，膨润土是以蒙脱石为有效成分的重要矿物资源，具有大的表面积、良好的阳离子交换能力和吸附能力，但其在废水处理方面的选择性不强。第三类是生物吸附材料，生物吸附是一种利用廉价的生物富集有毒重金属的方法，尤其适用于去除工业出水中的污染物。生物吸附材料的主要优点在于：低成本、高效率、无额外的物质与能量需求、可再生性和回收性。因此，自然资源丰富的生物质(如蛋壳、藻类、树皮等)加工成低成本的生物吸附剂，用于含重金属离子废水的处理已成为环境工程领域的一大研究热点。
[0004]我国是世界上禽蛋生产和消费最多的国家，随着禽蛋生产与消费的日益增加，其不可食用部分—蛋壳就大量产生，按通常蛋壳在全蛋重量中的比重(蛋壳一般占蛋重的12％)计算，中国每年生产出400多万吨蛋壳，但在加工利用方面，蛋壳的开发研究很薄弱，目前的利用主要还是农村小规模的手工生产或者一些科研教学单位的实验性生产，并没有规模性的生产厂家。食品加工厂、孵化场等大量消费鸡蛋的单位将大量的废弃蛋壳扔进垃圾堆，对环境造成污染，特别是在夏季，蚊蝇成群、奇臭难闻。若能将这些废弃蛋壳收集起来，加工利用，既避免了对环境的污染，又增加了经济效益。
[0005]公开号为CN102658090A的专利提供了一种蛋壳重金属离子吸附剂的制备方法，该专利通过将蛋壳清洗后加入到浓度为20％的NaOH溶液中浸泡，再将蛋壳洗净、过滤、干燥后置于热处理炉中煅烧，冷却后即可获得蛋壳重金属离子吸附剂。然而，该专利提供的方式仅能除去蛋壳中的内膜，同时需要在较高的温度下煅烧才能够形成所需的孔隙结构以起到吸附作用，且最终制得的蛋壳重金属离子吸附剂对重金属离子的吸附率较低。
[0006]有鉴于此，有必要基于蛋壳设计一种改进的重金属离子吸附剂，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法和应用，通过依次对蛋壳进行KOH改性处理与氯化锌活化处理，进一步扩大蛋壳内的孔道结构，并在孔道结构内增加吸附重金属离子的活性点位，形成具有高比表面积和丰富孔道结构三维海绵状活化蛋壳，实现对废水中六价铬的高效吸附。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1、将蛋壳粉末加入KOH溶液中，在100～110℃的条件下充分反应，反应完成后进行离心处理，用蒸馏水将离心后得到的蛋壳洗涤至中性，经干燥、研磨、筛分后得到改性蛋壳粉末；
[0010]S2、将所述改性蛋壳粉末加入蒸馏水中，在预定的温度下充分搅拌后得到第一混合溶液；再将氯化锌加入所述第一混合溶液中，在室温下充分搅拌后，经超声处理，得到第二混合溶液；
[0011]S3、将所述第二混合溶液置于室温下静置预定时间，用于对蛋壳进行充分浸渍，随后经过滤处理，得到浸渍后的蛋壳粉末，再对所述浸渍后的蛋壳粉末进行煅烧处理，得到活化蛋壳粉末；
[0012]S4、将所述活化蛋壳粉末分散于蒸馏水中，经超声、过滤、干燥后得到基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述KOH溶液的浓度为0.5～2.5mol/L，所述蛋壳粉末与所述KOH溶液的质量体积比为1kg:18～22L，在所述油浴条件下的反应时间为6～18h。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述筛分后得到的所述改性蛋壳粉末的粒径＜48μm。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述预定的温度为60～70℃，所述搅拌的时间为10～20min，所述第一混合溶液中，所述改性蛋壳粉末的质量分数为0.5％～2.5％。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述第二混合溶液中，所述改性蛋壳粉末与所述氯化锌的质量比为1:5～55；所述搅拌的时间为15～45min，所述超声处理的时间为10～30min。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述静置预定时间为11～19h。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述煅烧处理的条件为：升温速率为1～4℃/min，煅烧时间为30～90min，煅烧温度为400～600℃。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S4中，所述活化蛋壳粉末与所述蒸馏水的质量体积比为1g:100～1000mL；所述超声的时间为5～15min，所述干燥的温度为60～80℃。
[0020]为实现上述目的，本专利技术还提供了上述方法制备的一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂在去除废水中的六价铬离子中的应用。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述废水的pH值为6～7。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术提供的基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法，
通过将蛋壳粉末先加入KOH溶液中，在特定的加热条件下充分反应，使KOH与蛋壳内部的有机物质充分反应，不仅能够利用KOH较强的碱性充分除去蛋壳内部的蛋白质、脂肪等有机物质，以扩大蛋壳内部的孔道结构，还有利于后续活化过程中产生多孔结构。在利用KOH溶液对蛋壳粉末进行改性处理的基础上，再引入氯化锌对蛋壳粉末进行活化处理，能够使更多的氯化锌通过扩大后的孔道结构进入蛋壳内部，不仅可以作为活化剂起到脱水与扩孔的作用，还能够利用锌离子较大的直径使其作为骨架，在活化后使蛋壳内部形成微孔结构，经煅烧处理后形成大量吸附重金属离子的活性点位，以实现对废水中的重金属离子(尤其是六价铬离子)的高效吸附。并且，本专利技术中以氯化锌作为活化剂，还能够利用氯化锌溶液较小的表面张力，提高蛋壳与氯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将蛋壳粉末加入KOH溶液中，在100～110℃的条件下充分反应，反应完成后进行离心处理，用蒸馏水将离心后得到的蛋壳洗涤至中性，经干燥、研磨、筛分后得到改性蛋壳粉末；S2、将所述改性蛋壳粉末加入蒸馏水中，在预定的温度下充分搅拌后得到第一混合溶液；再将氯化锌加入所述第一混合溶液中，在室温下充分搅拌后，经超声处理，得到第二混合溶液；S3、将所述第二混合溶液置于室温下静置预定时间，用于对蛋壳进行充分浸渍，随后经过滤处理，得到浸渍后的蛋壳粉末，再对所述浸渍后的蛋壳粉末进行煅烧处理，得到活化蛋壳粉末；S4、将所述活化蛋壳粉末分散于蒸馏水中，经超声、过滤、干燥后得到基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述KOH溶液的浓度为0.5～2.5mol/L，所述蛋壳粉末与所述KOH溶液的质量体积比为1kg:18～22L，在所述油浴条件下的反应时间为6～18h。3.根据权利要求1所述的一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述筛分后得到的所述改性蛋壳粉末的粒径＜48μm。4.根据权利要求1所述的一种基于活化蛋壳的三维海绵状多孔重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述预定的温度为60～70℃，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘梓宸，沈康文，吴江渝，张策能，王泽，
申请(专利权)人：武汉科林化工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：