一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，将玉米芯粉碎，加入氢氧化钠溶液浸泡,再用水洗涤玉米芯粉至中性，得玉米芯纤维素，加入聚丙烯酸钠和水，在温度为70?90℃下干燥1?2h，得改性玉米芯粉；取浒台粉和硫脲加入超声波搅拌器，再加入适量水进行超声反应，将反应后的糊状物干燥，得改性浒台粉；将改性玉米芯粉、改性浒台粉加入搅拌器，加入磁性氧化铁和壳聚糖，再加入水调成糊状，将糊状物放入微波加热设备，在温度为100?120℃下微波干燥2?3h，冷却至室温，研磨，即得用于处理含锌废水的吸附剂。本发明吸附剂具有原料来源广泛、成本低廉、比表面积大、吸附容量大、吸附效率高、制备工艺简单等优点，对废水锌离子具有很好的吸附性能。
【专利说明】
一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及吸附材料技术领域，具体是一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着重金属工业的发展、重金属废水未加处理的任意排放，导致了重金属 离子在自然水体中的含量日益增加，由此所导致的水污染事件频频发生。重金属是造成环 境污染问题的重要原因之一，当重金属进入到环境中，是不能被生物降解为无害物质的，同 时水中的悬浮颗粒通过对重金属离子的吸附和沉淀作用，使得水体重金属长期污染就此产 生。更有甚者，存在于生物体内的重金属经过累积、富集，还参与生物圈循环，危害人体健 康，是对生态环境危害极大的一类污染物。水体重金属污染已经成为了全社会关注的一个 世界性的的环境问题。
[0003] 锌是一种在地球上储量较为丰富的重金属资源。我国锌矿资源储量居世界第二 位，锌资源并广泛应用于现代工业生产如冶炼、制药及食品行业之中。锌是人体健康不可缺 少的元素，它广泛存在于人体肌肉及骨骼中，但是含量甚微，如果超量就会发生严重后果。 含锌废水的主要来源为电镀废水它的排放对人体健康和工农业活动具有严重危害，具有持 久性、毒性大、污染严重等危害，一旦进入环境后不能被生物降解，大多数参与食物链循 环，并最终在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，危害人体健康。因此，如何经济 有效地处理含锌废水便成为我国重要的研究方向之一。
[0004] 含锌废水的处理方法包括化学沉淀法、混凝沉淀法、离子交换法、吸附法等。由于 吸附法具有工艺流程简单、处理效果好、可操作性强等优点，因此在处理含锌废水中得到广 泛的应用。其中活性炭作为一种有效的废水处理吸附剂可用于大多数重金属、有机分子的 除去且吸附能力强，只是活性炭资源有限，大批量治理废水造价高，寿命短，再生操作费用 高，较难在经济尚不发达的地区得到广泛的应用。现有的高分子吸附剂、利用废弃物制备的 吸附剂和复合吸附剂等也存在成本高、吸附效率低、易产生二次污染等问题。因此，如何提 高吸附剂的吸附效率和减少使用过程中造成的二次污染问题是当今的研究热点。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有吸附剂存在的问题，提供一种比表面积大、吸附容量大、吸附效率 高、成本低、制备工艺简单、安全环保的除锌吸附剂。
[0006] 为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现： 一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，是以质量比为100:8-12:40-60:5-10:4-7: 5-10的玉米芯、聚丙烯酸钠、浒台粉、硫脲、磁性氧化铁和壳聚糖作为原料，通过微波加热法 制成吸附剂:所述方法具体操作步骤如下： (1)将100份玉米芯粉碎，加入氢氧化钠溶液浸泡玉米芯粉3-5h，再用水洗涤玉米芯粉 至中性，得玉米芯纤维素;在玉米芯纤维素中加入8-12份聚丙烯酸钠，加入100-120份水，在 温度为70-90°C下干燥1-2h，得改性玉米芯粉； (2) 取浒台粉40-60份和硫脲5-10份加入超声波搅拌器，再加入适量水进行超声反应， 将反应后的糊状物置于80-100 °C的烘箱中加热干燥1 _2h，得改性浒台粉； (3) 将上述改性玉米芯粉、改性浒台粉加入搅拌器，加入磁性氧化铁4-7份和壳聚糖5-10份，再加入水调成糊状，将糊状物放入微波加热设备，在温度为100_120°C下微波干燥2-3h，冷却至室温，研磨，即得用于处理含锌废水的吸附剂。
[0007] 优选的，以上步骤(1)是将玉米芯粉碎至40-60目。
[0008] 优选的，以上所述氢氧化钠的浓度为3-5mol/L。
[0009]优选的，以上所述浒台粉是将新鲜浒台粉洗净，干燥至含水量为10%，再粉碎至80 目，即得浒台粉。
[0010] 优选的，以上步骤（2)所述的超声反应是在超声频率为40-60kHz下超声反应30-60min〇
[0011] 优选的，以上所述磁性氧化铁的粒径为60目。
[0012] 优选的，以上步骤(3)所述微波的功率为200-300W。
[0013] 优选的，以上步骤⑶所述研磨是将物料研磨至粒径为0 ? 5-1 ? 0mm〇
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为： 1、本发明制备的吸附剂具有原料来源广泛、成本低廉、比表面积大、吸附容量大、吸附 效率高、制备工艺简单、环保易降解等优点，对锌离子具有很好的吸附性能，在工业废水处 理中具有广阔的市场前景。
[0015] 2、本发明以农作物废弃物玉米芯作为主要原料，不仅原料来源广泛，价格低廉，还 能实现废弃物的资源化回收利用。
[0016] 3、本方法利用氢氧化钠和聚丙烯酸钠对玉米芯进行改性，可以去除玉米芯的色 素、木质素和半纤维素等物质，由于聚丙烯酸钠分子链上具有大量的羧基等活性基团，具有 吸附锌离子的作用，提高吸附剂的吸附性能。
[0017] 4、本发明以分布广泛、繁殖速度快、生长周期短的浒苔作为原料，不但为浒台灾害 提供了有效处理途径，浒台的多空结构可为重金属提供有效地吸附位点，同时浒台富含蛋 白质、多糖及粗纤维等多种大分子物质，含有大量的羟基、羧基和氨基等官能团，可与锌离 子发生较为完全的络合反应，从而达到更好的吸附效果。
[0018] 5、本方法采用超声波处理浒台粉，能够快速破碎植物的细胞壁，使更多的内部功 能团暴露出来与金属离子结合，对废水锌离子的吸附效果显著提高。
[0019] 6、本发明采用硫脲对浒台粉进行改性，可以使吸附剂赋予更大的比表面积和吸附 容量，提高吸附剂对锌离子的吸附性能。
[0020] 7、本方法在吸附剂的制备中加入磁性氧化铁，可提高吸附剂的吸附容量大和吸附 效率。
[0021] 8、本发明采用微波法加热，具有加热速度快、受热体系温度均匀、耗能低等优点。
[0022] 9、本发明方法制得的吸附剂具有良好的吸附性能，其中吸附剂的比表面积为240- 280m2/g，对锌离子的吸附率达到98%以上。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合具体实施例对本发明进一步说明，但不限于本发明的保护范围。
[0024] 实施例1 一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，具体操作步骤如下： (1) 将100kg玉米芯粉碎，加入浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡玉米芯粉3h，再用水 洗涤玉米芯粉至中性，得玉米芯纤维素;在玉米芯纤维素中加入8kg聚丙烯酸钠，加入100kg 水，在温度为70°C下干燥2h，得改性玉米芯粉； (2) 取浒台粉50kg和硫脲8kg加入超声波搅拌器，再加入100kg水，在超声频率为40kHz 下超声反应60min，将反应后的糊状物置于80°C的烘箱中加热干燥2h，得改性浒台粉； (3) 将上述改性玉米芯粉、改性浒台粉加入搅拌器，加入磁性氧化铁5kg和壳聚糖5kg， 再加入水调成糊状，将糊状物放入微波加热设备，在功率为200W、温度为100 °C下微波干燥 3h，冷却至室温，将物料研磨至粒径为0.5_，即得用于处理含锌废水的吸附剂。
[0025] 实施例2 一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，具体操作步骤如下： (1) 将100kg玉米芯粉碎，加入浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液浸泡玉米芯粉5h，再用水 洗涤玉米芯粉至中性，得玉米芯纤维素；在玉米芯纤维素中加入10kg聚丙烯酸钠，加入 120kg水，混合均匀，在温度为80 °C下干燥1.5h，得改性玉米芯粉； (2) 取浒台粉40kg和硫脲5kg加入超声波搅拌器，再加入100kg水，在超声频率为50kHz 下超声反应45min，将反应后的糊状物置于90°C的烘箱中加热干燥1.5h，得改性浒台粉； (3) 将上述改性玉米芯粉、改性浒台粉加入搅拌器，加入磁性氧化铁4kg和壳聚糖8kg， 再加入水调成糊状，将糊状物放入微波加热设备，在功率为250W、温度为120 °C下微波干燥 2h，冷却至室温，将物料研磨至粒径为0.5_，即得用于处理含锌废水的吸附剂。
[0026] 实施例3 一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，具体操作步骤如下： (1) 将100kg玉米芯粉碎，加入浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液浸泡玉米芯粉5h，再用水 洗涤玉米芯粉至中性，得玉米芯纤维素；在玉米芯纤维素中加入10kg聚丙烯酸钠，加入 120kg水，混合均匀，在温度为90 °C下干燥lh，得改性玉米芯粉； (2) 取浒台粉60kg和硫脲10kg加入超声波搅拌器，再加入150kg水，在超声频率为60kHz 下超声反应30min，将反应后的糊状物置于100°C的烘箱中加热干燥1.5h，得改性浒台粉； (3) 将上述改性玉米芯粉、改性浒台粉加入搅拌器，加入磁性氧化铁7kg和壳聚糖9kg， 再加入水调成糊状，将糊状物放入微波加热设备，在功率为300W、温度为100 °C下微波干燥 3h，冷却至室温，将物料研磨至粒径为1.0_，即得用于处理含锌废水的吸附剂。
[0027] 实施例4 一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，具体操作步骤如下： (1) 将100kg玉米芯粉碎，加入浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡玉米芯粉3h，再用水 洗涤玉米芯粉至中性，得玉米芯纤维素；在玉米芯纤维素中加入12kg聚丙烯酸钠，加入 120kg水，混合均匀，在温度为80 °C下干燥2h，得改性玉米芯粉； (2) 取浒台粉50kg和硫脲10kg加入超声波搅拌器，再加入120kg水，在超声频率为40kHz 下超声反应60min，将反应后的糊状物置于90°C的烘箱中加热干燥2h，得改性浒台粉； (3) 将上述改性玉米芯粉、改性浒台粉加入搅拌器，加入磁性氧化铁5kg和壳聚糖10kg， 再加入水调成糊状，将糊状物放入微波加热设备，在功率为250W、温度为100 °C下微波干燥 3h，冷却至室温，将物料研磨至粒径为1.0_，即得用于处理含锌废水的吸附剂。
[0028] 以下对实施例1-4制得的吸附剂进行吸附性能的测定。其中采用比表面积测定吸 附剂的比表面积。采用原子吸收分光光度法测定锌离子的浓度，再根据以下公式计算出吸 附率，测定结果如下表所示。
[0029] r)=(C〇-Ci)X100% /Co 其中Co、Ci为废水中锌离子吸附前后的含量(mg/L)，g为吸附率。
[0030] 从测定结果可以看出，本发明制备的吸附剂具有较大的比表面积，对锌离子的吸 附率达到98%以上，在镉离子废水处理中具有广阔的应用前景。
[0031] 以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应 当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【主权项】
1. 一种用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，其特征在于：是以质量比为100 :8-12: 40-60 : 5-10 :4-7 : 5-10的玉米芯、聚丙稀酸钠、消1台粉、硫脲、磁性氧化铁和壳聚糖作为原 料，通过微波加热法制成吸附剂:所述方法具体操作步骤如下： (1) 将100份玉米芯粉碎，加入氢氧化钠溶液浸泡玉米芯粉3-5h，再用水洗涤玉米芯粉 至中性，得玉米芯纤维素;在玉米芯纤维素中加入8-12份聚丙烯酸钠，加入100-120份水，在 温度为70_90°C下干燥l_2h，得改性玉米芯粉； (2) 取浒台粉40-60份和硫脲5-10份加入超声波搅拌器，再加入适量水进行超声反应， 将反应后的糊状物置于80-100 °C的烘箱中加热干燥1 _2h，得改性浒台粉； (3) 将上述改性玉米芯粉、改性浒台粉加入搅拌器，加入磁性氧化铁4-7份和壳聚糖5-10份，再加入水调成糊状，将糊状物放入微波加热设备，在温度为100_120°C下微波干燥2-3h，冷却至室温，研磨，即得用于处理含锌废水的吸附剂。2. 根据权利要求1所述用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（1)是 将玉米芯粉碎至40-60目。3. 根据权利要求1所述用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，其特征在于:所述氢氧化 钠的浓度为3-5mol/L。4. 根据权利要求1所述用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，其特征在于:所述浒台粉 是将新鲜浒台粉洗净，干燥至含水量为10%，再粉碎至80目，即得浒台粉。5. 根据权利要求1所述用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)所 述的超声反应是在超声频率为40_60kHz下超声反应30-60min。6. 根据权利要求1所述用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，其特征在于:所述磁性氧 化铁的粒径为60目。7. 根据权利要求1所述用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)所 述微波的功率为200-300W。8. 根据权利要求1所述用于处理含锌废水吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)所 述研磨是将物料研磨至粒径为0.5-1.0_。
【文档编号】B01J20/24GK106000348SQ201610618408
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月1日
【发明人】凌雪木
【申请人】广西南宁桂尔创环保科技有限公司