一种基于稀硫酸和DDBAC联合预处理小麦秸秆制备水体中镉离子吸附剂的方法与流程

本发明属于废物资源化和废水处理技术领域，具体涉及一种基于稀硫酸和ddbac联合预处理小麦秸秆制备水体中镉离子吸附剂的方法。

背景技术：

镉是一种常见的有害重金属。自然情况下水体中通常会含有一定浓度的镉，这主要来源于土壤的风化和岩石的淋滤。而造成水体镉污染主要还是由于人类的活动，包括涉镉工业如金属冶炼、电镀、电池、印染等工业产生的大量含镉废水；许多种类的化肥和农药的使用；化石燃料的燃烧以及日常生活中产生的某些废弃物的随意堆放等，这些都有可能将镉引入进水环境中，造成污染。水体镉污染对人和动物会产生很大的危害，镉进入人和动物体内后具有生物放大作用和生物蓄积作用，对肾脏、肝脏、骨骼等产生一系列的损害。此外，镉对植物和微生物也有一定的毒害作用。因此，水体镉污染近年来已受到越来越多的重视，水体镉污染修复方法也不断得到了更新和发展。

传统的水体镉污染修复技术主要集中在物理，化学，生物三个方面。但鉴于经济、环保、效率等多方面的因素，人们越来越重视使用生物修复技术来修复镉污染水体。作为农作物主要副产品，秸秆是农作物生产系统中的一项重要组成部分。农作物秸秆富含氮、磷、钾等营养元素，同时也含有纤维素、半纤维素和木质素等有机物质，是一种具有多种用途的可再生生物资源。据统计，全世界每年可产生20亿吨农作物秸秆。而中国作为一个农业大国，每年产生的秸秆量约有7亿吨。由于秸秆来源广泛、资源丰富，已经成为了资源化的重要对象。秸秆所含的纤维素，木质素和半纤维素等含有大量表面活性官能团，如羟基，羧基，羰基等能够与镉离子，铅离子等重金属离子发生螯合，离子交换等反应。通过这种方式，可以将重金属毒素从被污染的水体中提取出来。因此，秸秆成为了一种常用的生物吸附剂。但是由于原状秸秆吸附能力不理想，如何通过不同的预处理方法来提高其吸附效率成为了研究得热点。本发明公开了一种稀酸联合阳离子表面活性剂预处理小麦秸秆吸附水中镉离子的方法，所使用的吸附剂廉价易得，绿色环保，预处理方式简单，处理后吸附效果良好，在含镉离子废水处理方面有较好的前景。

技术实现要素：

一种稀酸联合阳离子表面活性剂预处理小麦秸秆吸附镉离子的方法，包括以下步骤:

(1)小麦秸秆物理处理：小麦秸秆收集回来后首先将其切成小段，清洗，烘干，粉碎，过筛；

(2)小麦秸秆化学预处理：将第一步处理的秸秆浸入稀硫酸溶液中一段时间，然后振荡数小时，清洗至中性，烘干后再浸入阳离子表面活性剂溶液中一段时间；

(3)清洗处理：将第二步预处理后的小麦秸秆使用去离子水洗去残留的化学试剂，然后烘干备用；

(4)吸附实验：将预处理后的秸秆浸入一定浓度的镉离子溶液中，达到吸附平衡时间后取样过滤后用原子吸收分光光度计测定镉离子的浓度。

优选的，步骤1)中小麦秸秆切成的小段长度为1～3cm，烘干温度为80℃，时间为24h，过筛为过100目筛。

优选的，步骤2)中所用稀硫酸溶液质量分数为2％，秸秆与稀硫酸溶液固液比为1:10，浸泡时间为24h，振荡速度为150r/min，振荡时间为2h。双ddbac浓度为2.5mmol/l，处理时间为3h。

优选的，步骤3)中使用去离子水清洗至洗涤液ph呈中性。

优选的，步骤4)中所处理的镉离子溶液浓度为15mg/l。

进一步优选的，步骤4)中秸秆处理含镉废水中主要污染物为cd(no3)2。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明将用于水中重金属的吸附去除，使之成本低廉，绿色环保；

(2)本发明运用基于稀酸联合阳离子表面活性剂预处理小麦秸秆吸附水中镉离子的方法吸附水中镉离子效果好，无副产物，清洁环保，节能高效；

(3)本发明中的小麦秸秆原料简单易得，预处理操作简单、成本低廉、绿色无污染。

附图说明

图1为一种稀酸联合阳离子表面活性剂预处理小麦秸秆吸附镉离子的方法吸附水中镉离子的工艺流程图；

图2为使用预处理后的秸秆吸附去除镉离子的性能。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例：

选取小麦秸秆进行一系列预处理后吸附浓度为15mg/l的cd(no3)2溶液。具体步骤如下：(1)将小麦秸秆切成1-3cm小段，用去离子水洗净，80℃烘24小时。之后粉碎过100目筛，保存备用。

(2)配制质量分数为2％的硫酸，量取100ml，称取10g经(1)处理的小麦秸秆，将二者混合在250ml烧杯中，使秸秆完全浸没在硫酸中，25℃浸泡24h，之后振荡2h，用去离子水洗至ph为中性，烘干后加入200ml2.5mmol/l双ddbac溶液中，处理3h。

(3)将预处理完的小麦秸秆取出，使用去离子水冲洗至ph呈中性，80℃烘12h。

(4)称取0.5g上述预处理后的秸秆加入到50ml15mg/l的cd(no3)2溶液中，吸附反应在水浴摇床中进行，温度为25℃，转速为150rpm。

(5)定时取样，分别于0、30、45、60、100、150、200、300、500、800、1200、1500min取样，样品用0.45μm微孔滤膜过滤后采用原子吸收分光光度计测定镉离子浓度。

(6)经测定各时间点样品中秸秆对镉离子的吸附性能如图2所示。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于稀硫酸和十二烷基二甲基氯化铵(DDBAC)联合预处理小麦秸秆制备水体中镉离子吸附剂的方法，属于废物资源化和废水处理技术领域。本发明方法包括如下步骤：(1)小麦秸秆物理处理；(2)小麦秸秆化学处理；(3)清洗处理；(4)吸附实验。本方法原料简单易得、经济、高效，对于水体中镉离子吸附去除效率高，无二次污染，在重金属污染废水处理领域有着广阔的前景，能够达到废物资源化的目标。

技术研发人员：杨春平;吴梦洁;刘红玉;曾光明;吴彬;李惠茹;周琦;邬鑫
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2017.12.04
技术公布日：2018.05.04