一种用于As(Ⅲ)吸附的铁锰改性的秸秆活性炭吸附剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于As(III)的有效提取W及绿色吸附剂制备技术领域，特别设及一种铁 儘改性的賴杆活性炭吸附剂，可从含有As(III)离子及杂质金属离子的溶液中选择性的回 收As(III)。
【背景技术】
[0002] 神是一种有毒元素，其化合物有Ξ价和五价两种，Ξ价神的毒性更大。五价神对大 鼠、小鼠致死用量为l〇〇mg/kg，S价神则为lOmg/kg，相差10倍。天然地下水和地表水都可 能含有神，除来源于地壳外，神污染也来自农药厂、玻璃厂和矿山排水。地下水含神量高于 地表水，神可通过呼吸道、食物或皮肤接触进入人体，在肝肾、骨胳、毛发等器官或组织内蓄 积，破坏消化系统和神经系统，从而具有致癌作用。减少神对人类的侵害，是一项世界性的 综合性课题，需要诸如地球化学、环境化学、水文地质学、微生物学等学科的共同努力。有两 种地质环境会导致高浓度的神，一种是干旱气候的封闭盆地，尤其是一些与火山有关系的 盆地；第二种是有硫酸盐存在的沉积地带，在含水层中含有强还原性的离子，都会导致高浓 度的神存在。一些沉积地带在其地势低的水层中，神的含量很高。在一些外部因素的诱导 下，如抑高于8. 5,或者水中有还原性铁离子，地下水中的神便显著升高，浓度大于50μg/ L。其它一些潜在因素，如憐酸盐、碳酸氨盐、娃酸盐、或水中的一些有机物，都会促使地下水 中的神含量升高。
[0003] 到目前为止，依据文献报道，国内外的除神技术大致为：混凝法、直接沉淀法、离子 交换法、生物法等等。其中混凝法是目前在工业生产和处理生活饮用水中运用得最广泛的 除神方法，并且可W很好的使工业污水达到排放标准，使生活饮用水达到饮用标准。最常见 的混凝剂有铁盐、侣盐、比表面积大的粉煤等无机物W及一些高分子粘结剂。混凝剂通过将 不同价态的神W沉淀形式转化出来，达到除神的目的。但混凝法方法需要大量的混凝剂，而 且产生大量的含神废渣无法利用，且处理困难，长期堆积则容易造成二次污染，因此该方法 在实际应用中受到一定的限制。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于合理利用比表面积较大的活性炭作 为载体，选用賴杆为原料，经过灼烧生成活性炭并且用氯化铁和硫酸儘对其进行改性，可用 于吸附As(III)。 阳0化]本发明是通过如下技术方案实现的：一种用于As(III)吸附的铁儘改性的賴杆活 性炭吸附剂（Fe-Mn-Ac)，制备方法如下：
[0006] 1)賴杆活性炭Ac的制备：将賴杆研磨成粉末，放入管式炉中，于300-500°C下， 保持2-化，降至室溫，取出，加入K0H处理后，放于真空干燥箱干燥，再放入管式炉中，于 800-900°C下，保持1-化，降至室溫后，取出，加入肥1处理后，用去离子水冲洗至中性，得賴 杆活性炭Ac;
[0007]。賴杆活性炭的酸化：于賴杆活性炭Ac中加入硝酸，在室溫下反应l-2h，过滤，洗 涂至中性，得酸化的賴杆活性炭Ac; 阳00引 3化e-Ac的合成：将酸化的賴杆活性炭Ac加入到金属铁盐和肥1的混合溶液中， 室溫反应22-24h后，升溫至95-105°C，反应6-化，产物洗涂，干燥，得铁改性活性炭化-Ac;
[0009] 4化e-Mn-Ac的合成：将金属儘盐与铁改性活性炭化-Ac混合，于75-85°C下反应 25-35min，然后加入KMn〇4和K0H的混合水溶液，75-85Γ下回流反应1-化，产物洗涂，得目 标产物铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂化-Mn-Ac。
[0010] 上述的一种用于As(III)吸附的铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂，所述的金属铁盐 为化CI3,所述的金属儘盐为MnS〇4。
[0011] 上述的一种用于As(III)吸附的铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂，所述的硝酸的浓 度为：按体积百分为65% -68%。
[0012] 上述的一种用于As(III)吸附的铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂，硝酸的加入量为： 1邑賴杆活性炭Ac中加入硝酸45-55血。
[0013] 上述的一种用于As(III)吸附的铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂，金属铁盐浓度为： 0. 05mol·L1。
[0014] 上述的一种用于As(III)吸附的铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂，每克酸化的賴杆 活性炭Ac,金属铁盐的用量为25-35mL。
[0015] 上述的一种用于As(III)吸附的铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂，步骤4)中，金属 车孟盐与化-Ac的质量比为1:0. 8-1. 2 ;KMn〇4与化-Ac的质量比为1:0. 8-1. 2 ;KMn〇4和K0H 的质量比为1:1. 3-2. 2。
[0016] 本发明的一种用于As(III)吸附的铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂，可从含有 As(III)离子及杂质金属离子的溶液中，选择性回收As(III)。方法如下：于含有As(III) 离子的溶液中，调节酸度至抑=2. 5-3. 5,然后加入上述的用于As(III)吸附的铁儘改性的 賴杆活性炭吸附剂，静置吸附2-化后，加入化0H振荡，洗脱。
[0017] 本发明具有W下有益效果：
[0018] 1.原料丰富：我国賴杆生产量巨大，每年生产的賴杆主要用于制作基质、做发酵 床垫料W及饲料。运些并不能充分发挥賴杆的性能，本发明不仅使賴杆资源的利用率得到 提高，更实现了利用生物废弃物，变废为宝，W及环保的时代理念。
[0019] 2.选择性好：本发明通过对賴杆进行炭化，活化处理，经过铁，儘修饰后，可实现 从含高浓度的Ge(IV)的废液中选择性吸附As(III)。
[0020] 3.本发明，成本低，本发明的化-Mn-Ac吸附剂采用了废弃生物质材料为原料，降 低了生产成本。
[0021] 4.本发明，吸附的As(III)可W采用0.05%的氨氧化钢就可W将As(III)很好的 洗脱回收。
[0022] 5.本发明，操作方法简单，成本低，对As(III)的吸附量大，处理周期短，可循环利 用，无污染且处理成本低。
[0023] 综上所述，本发明制备的化-Mn-Ac吸附剂，可W从含错的废液中高效分离富集 As(III)，环保节能，充分利用废弃物，无能源消耗，且制备方法简单，成本低廉，具有实际的 应用性。
【附图说明】
[0024] 图1是实施例1制备的化-Mn-Ac吸附剂的IR分析图。
[0025] 图2是实施例1制备的化-Mn-Ac吸附剂的X畑分析图。
[0026] 图3是实施例1制备的化-Mn-Ac吸附剂的沈Μ分析图；
[0027] 其中，a:Ac ；。:化-]\&1-八。。 阳02引 图4是实施例We-Mn-Ac吸附剂最佳抑条件下对As(III)的吸附率。
[0029] 图5是实施例We-Mn-Ac吸附剂对含高浓度的错溶液中对As(III)分离效果统计 图。
【具体实施方式】
[0030] 实施例1 一种用于As(III)吸附的铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂（Fe-Mn-Ac)
[0031] (一）制备方法如下 阳03引 1)賴杆活性炭（Ac)的制备：将賴杆研磨成粉末，放入到管式炉中，W10°C/min的 速度升溫到350°C，在管式炉中保持化，降溫到室溫后，取出，按料液比1 :3加入0. 5mol'L1 的K0H，揽拌处理30min，然后，放于真空干燥箱中80°C下干燥2.化；之后再将其放入管式炉 中，W15°C/min的速度升溫到800°C，在管式炉中保持比，降溫到室溫后，取出，加入30ml 5%肥1揽拌处理30min，用水洗涂至中性，过滤，在干燥箱中，于50°C下干燥，得賴杆活性炭 (Ac)。 阳03引。賴杆活性炭的酸化：将2g賴杆活性炭（Ac)加入到100血68%硝酸中，在室溫 下反应比，过滤，用去离子水洗涂至中性，得酸化的賴杆活性炭Ac;
[0034] 如化-Ac的合成：将5g酸化的賴杆活性炭Ac加入到150血0. 05mol.L中eC!3(含 3mol'L1肥1)水溶液中，室溫反应2地，升溫至100°C，反应化，产物用去离子水冲洗至中性 并在80°C干燥2地，得3. 53g铁改性活性炭化-Ac;
[0035] 4化e-Mn-Ac的合成：将 0. 155gMnS〇4· &0 与 0. 155g化-Ac混合，并在 80°C下进 行揽拌（装有冷凝器Ξ口烧瓶）；然后加入0. 16gKMn〇4和0. 23gK0H溶于5mL水中形成的 混合溶液，反应过程中要进行回流，反应1.化，得到的产物用去离子水冲洗至中性，干燥，得 目标产物铁儘改性的賴杆活性炭吸附剂化-Mn-Ac。
[0036] (二）吸附剂的表征：
[0037] 红外表征：Fe-Mn-Ac吸附剂的红外光谱如图1所示，位于3438cm1为径基伸缩振 动峰，1556cm1为幾基伸缩振动峰，1415cm1为C-H面内弯曲伸缩振动峰，1086cm1为径基不 对称伸缩振动峰，575cm1为化-0峰，但没有出现位于450cm1，520cm1，700cm1处的Mn-0峰， 是因为儘为不定形态。与目标产物化-Mn-Ac相一致。
[003引通过表面官能团的测定：经过炭化，活