一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑及其制備方法，生物吸附劑組分包括農(nóng)作物或木材廢棄物制成的顆粒以及負(fù)載于顆粒表面的以鐵計(jì)為10-100mg/g的納米水合氧化鐵。吸附劑的制備步驟為：將一定質(zhì)量濃度的Fe(III)溶液緩慢通過裝有顆粒態(tài)的農(nóng)業(yè)廢棄物的吸附柱，并與固體顆粒充分接觸；然后將固體顆粒在40-60攝氏度下烘2h，再加入到NaOH-NaCl混合溶液中震蕩12-24h；濾出固體物質(zhì)，用0.001M的HCl溶液及蒸餾水反復(fù)沖洗至pH值為6-8；最后處理后的農(nóng)業(yè)廢棄物顆粒在40-60攝氏度下烘干12-24h即得所需材料。本發(fā)明吸附劑吸附容量可提升2-6倍、吸附速度可提高2-5倍，表征吸附選擇性的分配系數(shù)提升10-50倍。
【專利說明】一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體的說是一種可大幅提升農(nóng)作物或木材廢棄物吸附重金屬性能的復(fù)合生物吸附劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]生物吸附劑是近年來環(huán)境治理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，自然資源或工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一些副產(chǎn)物因價(jià)格低廉、來源廣泛及二次污染輕等優(yōu)勢而不斷被應(yīng)用于環(huán)境污染的治理。農(nóng)業(yè)廢棄物是眾多生物吸附劑中的一種，將其應(yīng)用于水體中典型重金屬離子的凈化，不僅可削減污染物，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用。這一點(diǎn)國內(nèi)夕卜有大量文獻(xiàn) ?艮道(Adsorpt1n of copper 1ns from water by modifiedagricultural by-products, Desalinat1n 2008，229， 170—180 ;Adsorpt1n kineticsof cadmium 1ns onto powdered corn cobs， The Canadian Journal of ChemicalEngineering, 2009，87，896-909)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)廢棄物隨意丟棄將對外環(huán)境造成一定的影響，將其應(yīng)用于廢水中重金屬污染的治理能取得一定的有益效果，但文獻(xiàn)反映農(nóng)業(yè)廢棄物直接用于重金屬的凈化普遍存在著吸附量小、吸附選擇性差、速度慢、凈化深度不夠等缺陷，因而該種材料很難適應(yīng)日益苛刻的重金屬安全控制標(biāo)準(zhǔn)。只有對其進(jìn)行一定程度的改性才有可能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的推廣應(yīng)用。
[0003]水合氧化鐵對很多重金屬離子均具有吸附容量大、吸附選擇性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但由于顆粒細(xì)小(一般在微米或納米維度內(nèi))，直接應(yīng)用于實(shí)際流體會產(chǎn)生很大的壓力降，故而很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用(The effect of nanocrystalline magnetite size onarsenic removal.Sc1.Technol.Adv.Mater., 2007, 8, 71-76 ；Modeling Pb sorpt1n tomicroporous amorphous oxides as discrete particles and coatings, Journal ofColloid and Interface Science, 2005, 281, 1-6.)。近年來，相關(guān)科研人員米用分子篩、活性炭、樹脂、高分子聚合物等作為顆粒態(tài)氧化鐵的支撐物制備復(fù)合吸附劑，以應(yīng)對水合氧化鐵難以直接應(yīng)用的缺陷。而往往這些人工合成的支撐材料制備過程較為繁瑣、成本較高，很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑及其制備方法，該吸附劑不僅解決了顆粒態(tài)水合氧化鐵難以直接應(yīng)用的缺陷，且充分利用了農(nóng)業(yè)廢棄物表面的-C00H、-NH2等活性基團(tuán)引發(fā)的Donnan膜效益，大幅提升了農(nóng)業(yè)廢棄物對重金屬離子的吸附容量、吸附速度和吸附選擇性，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物凈化重金屬的推廣應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑，其特點(diǎn)在于，所述生物吸附劑組分包括農(nóng)作物或木材廢棄物制成的顆粒以及負(fù)載于顆粒表面的納米水合氧化鐵，所述水合氧化鐵的負(fù)載量以鐵計(jì)為10-100mg/g。
[0007]作為優(yōu)選:所述農(nóng)作物或木材廢棄物顆粒選自玉米棒、堅(jiān)果殼、鋸末、農(nóng)作物秸桿中的任意一種或一種以上任意組合。
[0008]作為優(yōu)選:所述的粒徑為0.1-1.0mm,比表面積為5_15m2/g。
[0009]一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑的制備方法，其特點(diǎn)在于包括以下步驟:
[0010]A.將水溶性的Fe(III)鹽溶于蒸餾水中得到Fe(III)溶液，所述Fe (III)溶液的濃度為 0.5-2mol/L ；
[0011]B.使Fe (III)溶液在15_60攝氏度下緩慢通過裝有顆粒態(tài)的農(nóng)作物廢棄物或木材廢棄物的吸附柱，并使固體顆粒與Fe (III)溶液充分接觸；
[0012]C.將步驟B所得農(nóng)業(yè)廢棄物顆粒倒出并在40-60攝氏度下烘干2h，隨后加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3% -5% NaOH和NaCl的混合溶液中，并在15-60攝氏度下震蕩12_24h ；
[0013]D.濾出步驟C所得廢棄物顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值6-8 ；
[0014]E.將步驟D所得廢棄物顆粒于40-60攝氏度下烘干12_24h即得負(fù)載納米氧化鐵的復(fù)合生物吸附劑。
[0015]所述步驟A中可溶性Fe (III)鹽可為FeCl3、Fe (NO3) 3、Fe2(SO4)3中的任意一種或一種以上任意組合。
[0016]所述步驟B中Fe (III)溶液的流速為0.5_2BV/h，所述農(nóng)作物或木材廢棄物顆粒選自玉米棒、堅(jiān)果殼、鋸末、農(nóng)作物秸桿中的任意一種，所述農(nóng)作物或木材廢棄物顆粒粒徑為
0.1-1.0mm0
[0017]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0018]1、本發(fā)明將納米水合氧化鐵負(fù)載于農(nóng)業(yè)廢棄物顆粒表面制備新型復(fù)合生物吸附齊U。該吸附劑能廣泛用于受Pb、Cd、Cu等重金屬污染的工業(yè)廢水、地表水及地下水的深度凈化，以實(shí)現(xiàn)水體中重金屬的安全控制。
[0019]2、本發(fā)明生物吸附劑在水體中共存離子如:Ca2+、Mg2+、Na+等濃度很高時(shí)，仍能選擇性吸附重金屬，且可將常見重金屬Pb2+、Cd2+、Cu2+等濃度降低到安全控制標(biāo)準(zhǔn)以下。
[0020]3、本發(fā)明協(xié)同解決了農(nóng)業(yè)廢棄物吸附選擇性差、吸附容量低、吸附速度慢以及顆粒型水合氧化鐵難以實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)缺陷。
[0021]4、本發(fā)明吸附劑材料用于重金屬的治理實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物或木材廢棄物的資源化及以廢治廢的目的。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]A.將270g FeCl3.6Η20溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為lmol/L ；
[0025]B.將50g玉米棒顆粒置于吸附柱內(nèi)，將Fe(III)溶液在25攝氏度下以lBV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e (III)會被充分交換到玉米棒顆粒表面；
[0026]C.將步驟B所得的負(fù)載Fe(III)玉米棒顆粒倒出并在50攝氏度下烘2h，然后加入到含有質(zhì)量濃度4% NaOH和質(zhì)量濃度3% NaCl的混合溶液中，并在30攝氏度下震蕩15h ；
[0027]D.濾出步驟C所得玉米棒顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值6-8 ；
[0028]E.將步驟D所得玉米棒顆粒在50攝氏度下烘干12h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0029]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約8m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約40mg/g玉米棒。將3g復(fù)合吸附劑或玉米棒顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為82，46，40mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為30，50，45分鐘，分配系數(shù)分別為52，34，41L/g,相較于未改性的玉米棒，Pb2+、Cd2+Xu2+的吸附容量分別提升了 4.2,2.8、3.5倍，吸附速度分別提高了 3.7,3.2、3.4倍，分配系數(shù)分別提高了 30、15、22倍。
[0030]實(shí)施例2
[0031]A.將600g Fe2(SO4)3溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為
1.5mol/L ；
[0032]B.將60g玉米棒顆粒置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在35攝氏度下以lBV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe(III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到玉米棒顆粒表面；
[0033]C.將步驟B所得的載Fe (III)玉米棒顆粒倒出并在45攝氏度下烘干2h，然后加入到含有4.5% NaOH和3% NaCl的混合溶液中，并在35攝氏度下震蕩12h ；
[0034]D.濾出步驟C所得玉米棒顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值pH值為7.2 ;
[0035]E.將步驟D所得玉米棒顆粒在55攝氏度下烘干12h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0036]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約9m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約53mg/g玉米棒。將3g復(fù)合吸附劑或玉米棒顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為88，54，46mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為34，59，51分鐘，分配系數(shù)分別為55，36，47L/g,相較于未改性的玉米棒，Pb2+、Cd2+Xu2+的吸附容量分別提升了 4.5,3.3、4.0倍，吸附速度分別提高了 3.3,2.7、3.0倍，分配系數(shù)分別提高了 32、16、25倍。
[0037]實(shí)施例3
[0038]A.將540g FeCl3.6Η20溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為
2.0mol/L ；
[0039]B.將50g玉米棒顆粒置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在45攝氏度下以1.5BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e (III)會被充分交換到玉米棒顆粒表面；
[0040]C.將步驟B所得的載Fe (III)玉米棒顆粒倒出并在60攝氏度下烘干2h，然后加入到含有3.2% NaOH和4% NaCl的混合溶液中，并在20攝氏度下震蕩15h ；
[0041]D.濾出步驟C所得玉米棒顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值6.8 ;
[0042]E.將步驟D所得玉米棒顆粒在45攝氏度下烘干12h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0043]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約llm2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約88mg/g玉米棒。將3g復(fù)合吸附劑或玉米棒顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為92，48，42mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為37，64, 55分鐘,分配系數(shù)分別為61，45, 52L/g,相較于未改性的玉米棒，Pb2+、Cd2+Xu2+的吸附容量分別提升了 4.7,2.9、3.7倍，吸附速度分別提高了 3.0,2.5、2.8倍，分配系數(shù)分別提高了 35、20、28倍。
[0044]實(shí)施例4
[0045]A.將404g Fe(NO3)3AH2O溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為 lmol/L ；
[0046]B.將10g玉米棒顆粒置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在55攝氏度下以2BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e (III)會被充分交換到玉米棒顆粒表面；
[0047]C.將步驟B所得的載Fe (III)玉米棒顆粒倒出并在55攝氏度下烘干2h，然后加入到含有3.8% NaOH和4.4% NaCl的混合溶液中，并在40攝氏度下震蕩1h ；
[0048]D.濾出步驟C所得玉米棒顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值8 ;
[0049]E.將步驟D所得玉米棒顆粒在40攝氏度下烘干20h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0050]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約5m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約20mg/g玉米棒。將3g復(fù)合吸附劑或玉米棒顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為57，30，26mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為37，64，57分鐘，分配系數(shù)分別為45，27，37L/g,相較于未改性的玉米棒，Pb2+、Cd2+Xu2+的吸附容量分別提升了 2.9、1.8、2.3倍，吸附速度分別提高了 3.0,2.5、2.7倍，分配系數(shù)分別提高了 26、12、20倍。
[0051]實(shí)施例5
[0052]A.將270g FeCl3.6Η20溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為lmol/L ；
[0053]B.將10g堅(jiān)果殼顆粒置于吸附柱內(nèi)，將Fe(III)溶液在25攝氏度下以0.8BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe(III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到堅(jiān)果殼顆粒表面；
[0054]C.將步驟B所得的載Fe (III)堅(jiān)果殼顆粒倒出并在40攝氏度下烘干2h，然后加入到含有4% NaOH和3% NaCl的混合溶液中，并在30攝氏度下震蕩15h ；
[0055]D.濾出步驟C所得堅(jiān)果殼顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值7.5 ;
[0056]E.將步驟D所得堅(jiān)果殼(核桃殼)顆粒在45攝氏度下烘干20h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0057]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約6m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約50mg/g堅(jiān)果殼。將2g復(fù)合吸附劑或堅(jiān)果殼顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為120，85，68mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為25，35, 40分鐘,分配系數(shù)分別為58，36, 47L/g,相較于未改性的堅(jiān)果殼，Pb2+、Cd2+Xu2+的吸附容量分別提升了 3.5,3.2、2.8倍，吸附速度分別提高了 2.1,2.2、2.8倍，分配系數(shù)分別提高了 40、20、28倍。
[0058]實(shí)施例6
[0059]A.將600g Fe2(SO4)3溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為1.5mol/L ；
[0060]B.將50g堅(jiān)果殼顆粒(核桃殼)置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在35攝氏度下以1.5BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到堅(jiān)果殼顆粒表面；
[0061]C.將步驟B所得的載Fe (III)堅(jiān)果殼顆粒倒出并在45攝氏度下烘干2h，然后加入到含有3.5% NaOH和4.3% NaCl的混合溶液中，并在40攝氏度下震蕩13h ；
[0062]D.濾出步驟C所得堅(jiān)果殼顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值6.5 ;
[0063]E.將步驟D所得堅(jiān)果殼顆粒在55攝氏度下烘干15h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0064]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約10m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約90mg/g堅(jiān)果殼。將2g復(fù)合吸附劑或堅(jiān)果殼顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為161，96，80mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為16，25, 33分鐘,分配系數(shù)分別為59，45, 57L/g,相較于未改性的堅(jiān)果殼，Pb2+、Cd2+Xu2+的吸附容量分別提升了 4.7,3.6、3.3倍，吸附速度分別提高了 3.2,3.1、3.4倍，分配系數(shù)分別提高了 41、25、34倍。
[0065]實(shí)施例7
[0066]A.將 808g Fe(NO3)3.9Η20 溶于 IL 水中，得到 Fe(III)溶液，其中 Fe(III)的濃度為 2.0mol/L ；
[0067]B.將80g堅(jiān)果殼顆粒(花生殼)置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在45攝氏度下以
1.9BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到堅(jiān)果殼顆粒表面；
[0068]C.將步驟B所得的載Fe (III)堅(jiān)果殼顆粒倒出并在60攝氏度下烘干2h，然后加入到含有4.5% NaOH和3.3% NaCl的混合溶液中，并在50攝氏度下震蕩16h ；
[0069]D.濾出步驟C所得堅(jiān)果殼顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值7.8 ;
[0070]E.將步驟D所得堅(jiān)果殼顆粒在45攝氏度下烘干18h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0071]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約10m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約81mg/g堅(jiān)果殼。將2g復(fù)合吸附劑或堅(jiān)果殼顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為147，80，85mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為17，27, 36分鐘,分配系數(shù)分別為55，41, 50L/g,相較于未改性的堅(jiān)果殼，Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別提升了 4.3、3.0、3.5倍，吸附速度分別提高了 3.0、2.8、3.1倍，分配系數(shù)分別提高了 38、23、30倍。
[0072]實(shí)施例8
[0073]A.將270g FeCl3.6Η20溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為lmol/L ；
[0074]B.將10g鋸末顆粒置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在35攝氏度下以0.5BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe(III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到鋸末顆粒表面；
[0075]C.將步驟B所得的載Fe (III)鋸末顆粒倒出并在45攝氏度下烘干2h，然后加入到含有3.5% NaOH和3.8% NaCl的混合溶液中，并在20攝氏度下震蕩15h ；
[0076]D.濾出步驟C所得鋸末顆粒，先用0.001M HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值7.9 ;
[0077]E.將步驟D所得鋸末顆粒在35攝氏度下烘干20h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0078]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約6m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約32mg/g鋸末。將4g復(fù)合吸附劑或鋸末顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為56，34，28mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為30，45，50分鐘，分配系數(shù)分別為44，35，32L/g,相較于未改性的鋸末，Pb2+、Cd2+Xu2+的吸附容量分別提升了 3.1,2.0、1.8倍，吸附速度分別提高了 3.1,2.5、2.3倍，分配系數(shù)分別提高了 30、15、21倍。
[0079]實(shí)施例9
[0080]A.將 606g Fe(NO3)3.9Η20 溶于 IL 水中，得到 Fe(III)溶液，其中 Fe(III)的濃度為 1.5mol/L ；
[0081]B.將80g鋸末顆粒置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在45攝氏度下以1.5BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到鋸末顆粒表面；
[0082]C.將步驟B所得的載Fe (III)鋸末顆粒倒出并在60攝氏度下烘干2h，然后加入到含有4.1% NaOH和3.9% NaCl的混合溶液中，并在25攝氏度下震蕩13h ；
[0083]D.濾出步驟C所得鋸末顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值7.6 ;
[0084]E.將步驟D所得鋸末顆粒在45攝氏度下烘干19h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0085]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約8.2m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約45mg/g鋸末。將4g復(fù)合吸附劑或鋸末顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為78，46，40mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為30，41，55分鐘，分配系數(shù)分別為51，50，40L/g,相較于未改性的鋸末，Pb2+、Cd2+Xu2+的吸附容量分別提升了 4.3,2.7,2.6倍，吸附速度分別提高了 3.2,2.7,2.1倍，分配系數(shù)分別提高了 35、22、26倍。
[0086]實(shí)施例10
[0087]A.將800g Fe2(SO4)3溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為
2.0mol/L ；
[0088]B.將50g鋸末顆粒置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在35攝氏度下以1.8BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到鋸末顆粒表面；
[0089]C.將步驟B所得的載Fe (III)鋸末顆粒倒出并在50攝氏度下烘干2h，然后加入到含有4.5% NaOH和4.5% NaCl的混合溶液中，并在25攝氏度下震蕩13h ；
[0090]D.濾出步驟C所得鋸末顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值6.2 ;
[0091]E.將步驟D所得鋸末顆粒在50攝氏度下烘干15h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0092]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約7.5m2/g,水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約62mg/g鋸末。將4g復(fù)合吸附劑或鋸末顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為65，39，34mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為32，46，58分鐘，分配系數(shù)分別為53，47，38L/g,相較于未改性的鋸末，Pb2+、Cd2+Xu2+的吸附容量分別提升了 3.6,2.3、2.2倍，吸附速度分別提高了 3.0,2.6、2.0倍，分配系數(shù)分別提高了 36、20、25倍。
[0093]實(shí)施例11
[0094]A.將270g FeCl3.6Η20溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為lmol/L ；
[0095]B.將10g農(nóng)作物秸桿(大豆秸桿)顆粒置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在35攝氏度下以1.2BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到農(nóng)作物秸桿顆粒表面；
[0096]C.將步驟B所得的載Fe (III)秸桿顆粒倒出并在55攝氏度下烘干2h，然后加入到含有3.8% NaOH和4.2% NaCl的混合溶液中，并在30攝氏度下震蕩15h ；
[0097]D.濾出步驟C所得農(nóng)作物秸桿顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值7.7 ;
[0098]E.將步驟D所得農(nóng)作物秸桿顆粒在60攝氏度下烘干12h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0099]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約5.5m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約28mg/g秸桿。將4g復(fù)合吸附劑或秸桿顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為42，27，21mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為32，44，38分鐘，分配系數(shù)分別為38，31，27L/g,相較于未改性的農(nóng)作物秸桿，Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別提升了 1.6、1.3、1.6倍，吸附速度分別提高了 2.0、1.6、1.5倍，分配系數(shù)分別提高了 28、15、18倍。
[0100]實(shí)施例12
[0101]A.將600g Fe2(SO4)3溶于IL水中，得到Fe(III)溶液，其中Fe(III)的濃度為1.5mol/L ；
[0102]B.將50g農(nóng)作物秸桿顆粒(小麥秸桿)置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在35攝氏度下以1.2BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到農(nóng)作物秸桿顆粒表面；
[0103]C.將步驟B所得的載Fe (III)秸桿顆粒倒出并在45攝氏度下烘干2h，然后加入到含有3.2% NaOH和4.0% NaCl的混合溶液中，并在30攝氏度下震蕩15h ；
[0104]D.濾出步驟C所得農(nóng)作物秸桿顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值6.8 ;
[0105]E.將步驟D所得農(nóng)作物秸桿顆粒在60攝氏度下烘干12h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0106]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約6.8m2/g,水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約36mg/g秸桿。將4g復(fù)合吸附劑或秸桿顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為55，35，24mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為27，39，36分鐘，分配系數(shù)分別為41，33，32L/g,相較于未改性的農(nóng)作物秸桿，Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別提升了 2.1、1.7、1.8倍，吸附速度分別提高了 2.5、1.8、1.6倍，分配系數(shù)分別提高了 30、16、21倍。
[0107]實(shí)施例13
[0108]A.將 808g Fe(NO3)3.9Η20 溶于 IL 水中，得到 Fe(III)溶液，其中 Fe(III)的濃度為 2.0mol/L ；
[0109]B.將60g農(nóng)作物秸桿顆粒(水稻秸桿)置于吸附柱內(nèi)，將Fe (III)溶液在35攝氏度下以1.2BV/h的速度緩慢通過吸附柱，直至Fe (III)溶液完全通過，F(xiàn)e(III)會被充分交換到農(nóng)作物秸桿表面；
[0110]C.將步驟B所得的載Fe(III)秸桿顆粒倒出并在60攝氏度下烘干2h，然后加入到含有4.2% NaOH和4.5% NaCl的混合溶液中，并在30攝氏度下震蕩15h ；
[0111]D.濾出步驟C所得農(nóng)作物秸桿顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH值7.2 ;
[0112]E.將步驟D所得農(nóng)作物秸桿顆粒在60攝氏度下烘干12h即可得載納米氧化鐵的復(fù)合吸附劑。
[0113]該發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑粒徑約為0.1-1.0mm,比表面積約6.8m2/g，水合氧化鐵的負(fù)載量(以鐵計(jì))約49mg/g秸桿。將4g復(fù)合吸附劑或秸桿顆粒投入到20L重金屬污染水中不斷攪拌，水中Pb2+濃度20mg/L，Cd2+濃度10mg/L，Cu2+濃度10mg/L，Ca2+濃度500mg/L, Mg2+濃度600mg/L，Na+濃度800mg/L，并每隔I分鐘檢測一次水體中重金屬的濃度，直至濃度不變。結(jié)果顯示，復(fù)合材料對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別為53，31，21mg/g,吸附飽和時(shí)間分別為32，54，47分鐘，分配系數(shù)分別為38，35，30L/g,相較于未改性的農(nóng)作物秸桿，Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別提升了 2.0、1.5、1.6倍，吸附速度分別提高了 2.0、1.3、
1.2倍，分配系數(shù)分別提高了 28、17、20倍。
【權(quán)利要求】
1.一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑，其特征在于，所述生物吸附劑組分包括農(nóng)作物或木材廢棄物制成的顆粒以及負(fù)載于顆粒表面的納米水合氧化鐵，所述水合氧化鐵的負(fù)載量以鐵計(jì)為10-100mg/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑，其特征在于，所述農(nóng)作物或木材廢棄物顆粒選自玉米棒、堅(jiān)果殼、鋸末、農(nóng)作物秸桿中的任意一種或一種以上任意組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑，其特征在于，所述的粒徑為0.1-1.0mm,比表面積為5_15m2/g。
4.一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: A.將水溶性的Fe(III)鹽溶于蒸餾水中得到Fe(III)溶液，所述Fe(III)溶液的濃度為 0.5-2mol/L ； B.使Fe(III)溶液在15-60攝氏度下緩慢通過裝有顆粒態(tài)的農(nóng)作物廢棄物或木材廢棄物的吸附柱，并使固體顆粒與Fe (III)溶液充分接觸； C.將步驟B所得農(nóng)業(yè)廢棄物顆粒倒出并在40-60攝氏度下烘干2h，隨后加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3% -5% NaOH和NaCl的混合溶液中，并在15-60攝氏度下震蕩12_24h ； D.濾出步驟C所得廢棄物顆粒，先用0.0OlM HCl沖洗至pH 4_5，接著用蒸餾水沖洗至pH 值 6-8 ； E.將步驟D所得廢棄物顆粒于40-60攝氏度下烘干12-24h即得負(fù)載納米氧化鐵的復(fù)合生物吸附劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑的制備方法，其特征在于步驟A中可溶性Fe (III)鹽可為FeCl3、Fe (NO3) 3、Fe2 (SO4)3中的任意一種或一種以上任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大幅提高廢棄生物質(zhì)吸附重金屬的復(fù)合生物吸附劑的制備方法，其特征在所述步驟B中Fe(III)溶液的流速為0.5-2BV/h，所述農(nóng)作物或木材廢棄物顆粒選自玉米棒、堅(jiān)果殼、鋸末、農(nóng)作物秸桿中的任意一種，所述農(nóng)作物或木材廢棄物顆粒粒徑為0.1-1.0_。
【文檔編號】C02F1/28GK104138748SQ201410387120
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】萬順利, 馬釗釗, 薛瑤, 徐圣友, 錢麗萍, 馬明海 申請人:黃山學(xué)院