一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中汞離子的方法
【專(zhuān)利摘要】一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中汞離子的方法，其包括以下步驟，在第一步驟到第四步驟中獲得第四炭化顆粒，第五步驟中，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到8，按1升含汞廢水中加入50克的質(zhì)量比為1:2:4的聚對(duì)叔丁基苯酚二硫化物、硫化亞鐵和硫酸氫鈉，攪拌1小時(shí)后，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到6.5，按1升含汞廢水中加入50克的1:4脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和次氯酸鈉的混合物，攪拌2小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾，然后，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到9-12，處理后的廢水中按1升含汞廢水加入50克所述第四炭化顆粒以120 轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢?小時(shí)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中汞離子的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于含汞廢水凈化處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中汞離子的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有汞及其化合物(主要是甲基汞)作為劇毒的全球性污染物，在上世紀(jì)六、七十年代，汞使用的高峰期，全球大約生產(chǎn)了 92000噸的汞產(chǎn)品，平均每年產(chǎn)生近8000噸。汞的生物毒性很強(qiáng)，近些年汞的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生的汞污染及其化合物對(duì)于人類(lèi)生活環(huán)境以及人類(lèi)的身體健康帶來(lái)越來(lái)越多的危害。能溶于水的無(wú)機(jī)汞化合物，容易被腸道吸收，如升汞(二氯化汞)則毒性很強(qiáng)，并且無(wú)機(jī)汞通過(guò)生物甲基化作用生成毒性更強(qiáng)的甲基汞，由于生物體對(duì)汞具有較強(qiáng)的富集能力，廢水中的汞離子通過(guò)食物鏈的生物放大和生物富集作用聚集在生物體內(nèi)，并且隨著時(shí)間的增加，其富集汞的含量也會(huì)相應(yīng)增加。這對(duì)人群身體健康產(chǎn)生較大影響，人群通過(guò)食用含汞生物，被攝入吸收的汞會(huì)隨血液進(jìn)入到人體的各個(gè)組織，逐漸轉(zhuǎn)移到腎臟和大腦等器官，當(dāng)人體吸收汞的速率大于排泄時(shí)，汞在人體內(nèi)蓄積，從而對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等造成傷害。
[0003]人類(lèi)活動(dòng)造成水體汞污染，主要來(lái)自于氯堿、塑料、電池、電子等工業(yè)排放的廢水以及廢舊的醫(yī)療器械。此外，生活中經(jīng)常使用的電池、電開(kāi)關(guān)、一些測(cè)量?jī)x器、水銀溫度計(jì)、血壓計(jì)等醫(yī)療器械等都含有汞，這些物品廢棄時(shí)，因不及時(shí)處理或處理不當(dāng)而流入水體造成水體汞污染。我國(guó)2006年頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中將汞含量標(biāo)準(zhǔn)定為0.001mg/Lo在普通人群中也有汞暴露情況的發(fā)生，即使是在低劑量汞暴露的情況下，也會(huì)導(dǎo)致人群的神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂，在長(zhǎng)期慢性低劑量的汞暴露中，對(duì)成人的視覺(jué)和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育有明顯影響。因此，研發(fā)廉價(jià)、原材料來(lái)源范圍廣泛、高效的含汞廢水處理技術(shù)具有重要的意義。開(kāi)發(fā)高效環(huán)保、成本低廉的汞污染治理方案及產(chǎn)品正成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)。
[0004]目前使用的去除廢水中汞離子的方法有很多，其中以吸附法最為引人注意。而用于去除汞離子的吸附劑大致可以分為天然類(lèi)和人工合成類(lèi)吸附劑兩種。實(shí)際投入應(yīng)用的吸附劑主要是活性碳、沸石、膨潤(rùn)土等天然類(lèi)吸附劑，但這些吸附劑大都存在吸附容量偏低、吸附效果不佳和不可循環(huán)使用的缺點(diǎn)，它們的汞離子吸附量低，對(duì)水溶液中的汞離子去除率也往往不高。
[0005]人工合成類(lèi)吸附劑一般包括合成聚合物和人工改性天然吸附劑，這類(lèi)吸附劑由于含有大量功能基團(tuán)，所以，它們通常都具有較高的吸附容量和很好的吸附效果，但是這類(lèi)吸附劑存在原料成本高昂等缺點(diǎn)，所以，普遍性價(jià)比不高。因此開(kāi)發(fā)一種原料成本低廉、性能優(yōu)異的高效汞離子吸附劑是目前廢水處理領(lǐng)域亟待解決的首要問(wèn)題。
[0006]楊樹(shù)是我國(guó)城市中的常見(jiàn)綠化樹(shù)種，每年產(chǎn)生大量的廢棄樹(shù)枝等農(nóng)林廢棄物形成的綠化垃圾往往得不到妥善的處理，會(huì)造成景觀的破壞和資源的浪費(fèi)。將楊樹(shù)枝在缺氧和一定溫度條件下進(jìn)行處理，在這一過(guò)程中，生物質(zhì)中的油和氣燃燒掉，得到生物炭。炭化后的生物質(zhì)，因其內(nèi)部孔道分布結(jié)構(gòu)被改變、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、表面的粗糙程度增大、比表面積大和離子交換量高等獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，生物炭對(duì)重金屬陽(yáng)離子有很高的吸附量，可有效去除廢水中的汞。楊樹(shù)枝生物質(zhì)炭對(duì)廢水中汞去除效果較好，成本低廉，制備工藝簡(jiǎn)便，有利于農(nóng)林廢棄物的資源化。處理廢水后的生物炭可用作燃料焚燒，減少?gòu)U棄物體積，富集在灰中的汞可回收，產(chǎn)生的二次污染較小，可作為廉價(jià)吸附劑去除廢水中的汞。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)際投入應(yīng)用的吸附劑主要是活性碳、沸石、膨潤(rùn)土等天然類(lèi)吸附劑，但這些吸附劑大都存在吸附容量偏低、吸附效果不佳和不可循環(huán)使用的缺點(diǎn)，它們的汞離子吸附量低，對(duì)水溶液中的汞離子去除率也往往不高；現(xiàn)有技術(shù)中使用的合成聚合物等吸附劑，通常都具有較高的吸附容量和很好的吸附效果，但是這類(lèi)吸附劑存在原料成本高昂等缺點(diǎn)。
[0008]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中汞離子的方法。本方法克服了天然吸附劑的吸附效果不佳等缺陷以及合成聚合物價(jià)格昂貴等缺陷，提供了一種高效低價(jià)的處理含汞廢水的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中汞離子的方法。
[0010]因其楊樹(shù)枝中富含有機(jī)質(zhì)，且制成的生物炭富含大量的良好吸附性的羧基等官能團(tuán)，生物炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，表面負(fù)電荷密集、表面的粗糙程度增大、比表面積大和離子交換量高等獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)汞離子有很高的吸附量，可有效去除廢水中的汞。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中汞離子的方法，其包括以下步驟。
[0012]在第一步驟中，
將楊樹(shù)枝傳送到烘箱中在70°C _80°C中烘干后，傳送到粉碎機(jī)粉碎，通過(guò)60目篩的楊樹(shù)枝粉和硫酸鎂粉以5:1的質(zhì)量比均勻混合得到混合物；
所述混合物在無(wú)氧環(huán)境中傳送到馬弗爐進(jìn)行加熱炭化處理，先升溫至200°C，在此溫度炭化2小時(shí)，使混合物受熱均勻，之后繼續(xù)升溫至350 °0繼續(xù)炭化4小時(shí)獲得第一炭化顆粒；
在第二步驟中，
所述第一炭化顆粒加入濃度為I摩爾每升的硫酸和硝酸混合溶液中以200轉(zhuǎn)每分至1000轉(zhuǎn)每分的攪拌速率攪拌12小時(shí)，其中，第一炭化顆粒質(zhì)量與所述混合溶液的體積比為I克:30毫升至I克:40毫升，然后過(guò)濾，過(guò)濾后的所述第一炭化顆粒用蒸餾水洗至中性后，使用異丙醇溶劑沖洗，然后在溫度60至70 ^下在烘箱中烘干，形成第二炭化顆粒；
在第二步驟中，
所述第二炭化顆粒和氯化亞錫以1:6的質(zhì)量比混合加入水中攪拌30分鐘，再加入鹽酸入進(jìn)行升溫回流處理，過(guò)濾、水洗、烘干，形成第三炭化顆粒；
第三炭化顆粒均勻鋪于陶瓷容器表面，其上方8 O毫米處設(shè)有功率I千瓦，光譜范圍365至450納米的高壓汞燈燈管輻射16小時(shí)；
在第四步驟中，
將第三炭化顆粒加入丙酮溶液以50轉(zhuǎn)每分至100轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢杷俾蕯嚢?小時(shí)，其中每升丙酮溶液中含有8-10克N-亞硝基萘基羥胺銨鹽；對(duì)所述丙酮溶液進(jìn)行抽真空使得真空度在IlX 14Pa或以上，升溫至60°C保持6小時(shí)，使用去離子水沖洗、過(guò)濾后得到第四炭化顆粒；
在第五步驟中，
將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到8，按I升含汞廢水中加入50克的質(zhì)量比為1:2:4的聚對(duì)叔丁基苯酚二硫化物、硫化亞鐵和硫酸氫鈉，攪拌I小時(shí)后，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到6.5，按I升含汞廢水中加入50克的質(zhì)量比1:4脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和次氯酸鈉混合物，攪拌2小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾，然后，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到9-12，處理后的廢水中按I升含汞廢水加入50克所述第四炭化顆粒以120轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢?小時(shí)。
[0013]優(yōu)選地，在第一步驟中將楊樹(shù)枝傳送到分離篩中分離雜物。由于分離了雜物，在后續(xù)干燥造粒過(guò)程中不會(huì)受到雜物的影響，有利于炭顆粒的制備。
[0014]優(yōu)選地，在第二步驟中所述第一炭化顆粒可采用水冷式螺旋管進(jìn)行水冷冷卻。使用水冷冷卻有助于縮短炭顆粒制備的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
[0015]優(yōu)選地，在第五步驟中用I摩爾每升的鹽酸和I摩爾每升的氫氧化鈉調(diào)節(jié)含汞廢水的酸堿度。
[0016]優(yōu)選地，在第二步驟中，所述第一炭化顆粒加入濃度為1.5摩爾每升的硫酸和硝酸混合溶液中以400轉(zhuǎn)每分至800轉(zhuǎn)每分的攪拌速率攪拌12小時(shí)。有助于第一炭化顆粒形成第二炭化顆粒。
[0017]優(yōu)選地，在第三步驟中，所述第二炭化顆粒和氯化亞錫以1:6的質(zhì)量比混合加入水中攪拌30分鐘，再加入I摩爾每升鹽酸入進(jìn)行升溫回流處理。適當(dāng)濃度的鹽酸有助于升溫回流處理。
[0018]更優(yōu)選地，在第四步驟中，將第三炭化顆粒加入丙酮溶液以70轉(zhuǎn)每分至90轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢杷俾蕯嚢?小時(shí)。
[0019]優(yōu)選地，在第五步驟中，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到6.3，處理后的廢水中按I升含汞廢水加入12.5克所述第四炭化顆粒以120轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢?小時(shí)。對(duì)含汞廢水酸堿度的調(diào)整有助于第四炭化顆粒吸收汞離子。
[0020]本發(fā)明提供了一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中的汞離子的方法，該方法通過(guò)物理化學(xué)方法處理了楊樹(shù)枝，制成了孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)且表面負(fù)電荷密集的炭顆粒。含汞廢水通過(guò)本方法處理后，汞含量可降低到0.001mg/L以下。
[0021]當(dāng)楊樹(shù)枝低溫炭化后，因其內(nèi)部孔道分布結(jié)構(gòu)被改變、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、表面的粗糙程度增大、比表面積大和離子交換量高等獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，因此經(jīng)炭化后的楊樹(shù)枝對(duì)廢水中的Hg2+的吸附容量和吸附強(qiáng)度較高，可以有效去除廢水中的Hg2+。去除Hg2+后的生物質(zhì)炭仍可用作生物質(zhì)燃料，處理廢水后的生物質(zhì)炭可用作燃料進(jìn)行焚燒處理，富集在灰分中的汞可回收利用，整個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的二次污染較小。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的方法的第四炭化顆粒的電子掃描顯像圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法在不同酸堿度下的汞吸附量示意圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的方法在不同汞濃度下的汞吸附量示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的方法在不同炭顆粒含量的汞吸附率示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中汞離子的方法，其包括以下步驟。
[0025]在第一步驟中，將楊樹(shù)枝傳送到烘箱中在70°C _80°C中烘干后，傳送到粉碎機(jī)粉碎，通過(guò)60目篩的楊樹(shù)枝粉和硫酸鎂粉以5:1的質(zhì)量比均勻混合得到混合物；
本發(fā)明的有利之處在于，通過(guò)以合適的干楊樹(shù)枝和硫酸鎂粉質(zhì)量配比混合為具有良好的表面特性和復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
[0026]所述混合物在無(wú)氧環(huán)境中傳送到馬弗爐進(jìn)行加熱炭化處理，先升溫至200°C，在此溫度炭化2小時(shí)，使混合物受熱均勻，之后繼續(xù)升溫至350°C繼續(xù)炭化4小時(shí)獲得第一炭化顆粒；
通過(guò)兩段式的溫度處理能夠進(jìn)一步提高所述第一炭化顆粒的空隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，第一步驟在物理方面提高炭化殼體的吸附能力。
[0027]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一炭化顆?？刹捎盟涫铰菪苓M(jìn)行水冷冷卻。
[0028]在第二步驟中，
所述第一炭化顆粒加入濃度為I摩爾每升的硫酸和硝酸混合溶液中以200轉(zhuǎn)每分至1000轉(zhuǎn)每分的攪拌速率攪拌12小時(shí)，其中，第一炭化顆粒質(zhì)量與所述混合溶液的體積比為I克:30毫升至I克:40毫升，然后過(guò)濾，過(guò)濾后的所述第一炭化顆粒用蒸餾水洗至中性后，使用異丙醇溶劑沖洗，然后在溫度60至70 ^下在烘箱中烘干，形成第二炭化顆粒。
[0029]本發(fā)明的有利之處在于合適的濃度下進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕旌吓浔葍?yōu)化了以楊樹(shù)枝和硫酸鎂粉為原料的所述顆粒的處理，顯著提高了所述第二炭化顆粒的吸附能力。
[0030]在第三步驟中，
所述第二炭化顆粒和氯化亞錫以1:6的質(zhì)量比混合加入水中攪拌30分鐘，再加入鹽酸入進(jìn)行升溫回流處理，過(guò)濾、水洗、烘干，形成第三炭化顆粒；
第三炭化顆粒均勻鋪于陶瓷容器表面，其上方8 O毫米處設(shè)有功率I千瓦，光譜范圍365至450納米的高壓汞燈燈管輻射16小時(shí)。取出后冷卻，照射能夠快速有效地提高第三炭化顆粒的吸附性能。第二、三步驟主要在化學(xué)方面提高炭化顆粒的吸附性能。
[0031]在第四步驟中，
將第三炭化顆粒加入丙酮溶液以50轉(zhuǎn)每分至100轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢杷俾蕯嚢?小時(shí)，其中每升丙酮溶液中含有8-10克N-亞硝基萘基羥胺銨鹽；對(duì)所述丙酮溶液進(jìn)行抽真空使得真空度在IlX 14Pa或以上，升溫至60°C保持6小時(shí)，使用去離子水沖洗、過(guò)濾后得到第四炭化顆粒。第四步驟對(duì)第三炭化顆粒進(jìn)行絡(luò)合進(jìn)一步提高了炭顆粒的吸附性能。
[0032]如圖1所示的本發(fā)明的炭顆粒的電子掃描顯像圖中可以看出，本發(fā)明公開(kāi)的方法制備的炭顆粒具有更加優(yōu)異的表面特性和孔隙結(jié)構(gòu)，所述炭顆粒的表面的孔道復(fù)雜，微孔分布均勻，有利于提高所述第四炭化顆粒的吸附性能，更進(jìn)一步地，經(jīng)過(guò)第三、四步驟中的化學(xué)處理以及照射等步驟進(jìn)一步提高了所述第四炭化顆粒的吸附效果。
[0033]在第五步驟中，
將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到8，按I升含汞廢水中加入50克的質(zhì)量比為1:2:4的聚對(duì)叔丁基苯酚二硫化物、硫化亞鐵和硫酸氫鈉，攪拌I小時(shí)后，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到
6.5，按I升含汞廢水中加入50克的質(zhì)量比1:4脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和次氯酸鈉混合物，攪拌2小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾，然后，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到9-12，處理后的廢水中按I升含汞廢水加入50克所述第四炭化顆粒以120轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢?小時(shí)。
[0034]通過(guò)本發(fā)明的方法處理的含汞廢水的汞含量可以下降到符合標(biāo)準(zhǔn)的0.001mg/L以下。
[0035]優(yōu)選地，用少量的I摩爾每升的鹽酸和I摩爾每升的氫氧化鈉調(diào)節(jié)含汞廢水的酸堿度。
[0036]在本發(fā)明的實(shí)施例中，為了描述本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒顯著的吸附效果，本發(fā)明將楊樹(shù)枝制備炭顆粒和現(xiàn)有技術(shù)中的炭顆粒進(jìn)行吸附效果對(duì)比，圖2示出了在不同pH下經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒和現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒對(duì)廢水中汞的吸附量示意圖，其中橫坐標(biāo)為酸堿度值，縱坐標(biāo)為吸收汞離子的吸附容量，單位為毫克每千克，點(diǎn)曲線為本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒的吸附曲線，三角曲線為現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒的吸附曲線，如圖2所示，在廢水中按I升含汞廢水加入25克所述兩種炭顆粒以120轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢?小時(shí)后，經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒對(duì)汞離子的最大吸附容量為9945.99毫克每千克，而現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒為8873.84毫克每千克，且本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒在不同酸堿度下的吸附量均大于現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒，特別是在PH為3時(shí)，本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒的吸附量遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒，在PH為9時(shí)，本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒達(dá)到最大吸附容量。從圖2可以看出，本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒在不同酸堿度下吸附特性顯著由于現(xiàn)有技術(shù)中的炭顆粒，可以取得很好的吸附效果。
[0037]在本發(fā)明的實(shí)施例中，測(cè)試了本方法對(duì)不同汞濃度的吸附性能。在不同汞濃度下，按I升含汞廢水分別加入25克所述不同的炭顆粒以120轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢杷俾蕯嚢?小時(shí)，圖3是不同汞濃度下的兩種不同炭顆粒的汞吸附量示意圖，其中橫坐標(biāo)為汞濃度值，縱坐標(biāo)為吸收汞離子的吸附量，單位為毫克每千克，點(diǎn)曲線為本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒的吸附曲線，三角曲線為現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒的吸附曲線，從圖3可以得出，本發(fā)明的楊樹(shù)枝制備的炭顆粒的最大吸附量為24182.29毫克每千克，且當(dāng)汞濃度大于0.5毫克每升時(shí)，楊樹(shù)枝制備的炭顆粒對(duì)汞離子的吸附容量為10024.56毫克每千克，當(dāng)汞濃度大于3毫克每升時(shí)，楊樹(shù)枝制備的炭顆粒對(duì)汞離子的吸附容量為24182.29毫克每千克，也就是說(shuō)，本發(fā)明的方法對(duì)汞濃度大于0.5毫克每升的含汞廢水有顯著的吸附效果，且對(duì)于汞濃度大于3毫克每升的含汞廢水有最大的吸附效果，可以充分發(fā)揮本發(fā)明的吸附作用。本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒的在不同汞濃度下吸附曲線斜率大于現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒，也就是說(shuō)，本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒在不同汞濃度下吸附性能顯著優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的炭顆?！，F(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒的最大吸附量為13545.51毫克每千克，且汞濃度小于10毫克每升的含汞廢水時(shí)的吸附量小于10000毫克每千克，從圖3可知，本發(fā)明的楊樹(shù)枝制備的炭顆粒比現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒更適合各種不同濃度的含汞廢水且吸附能力有了顯著的提升。
[0038]在本發(fā)明的實(shí)施例中，測(cè)試了本方法添加不同含量的炭顆粒的吸附性能，添加一定質(zhì)量的不同的炭顆粒到含汞廢水中，圖4是不同含量的根據(jù)本發(fā)明的楊樹(shù)枝制備的炭顆粒和現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒的汞吸附率示意圖，其中橫坐標(biāo)為炭顆粒含量值，縱坐標(biāo)為吸收汞離子的吸附率，點(diǎn)曲線為本發(fā)明的經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒的吸附率曲線，三角曲線為現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒的吸附率曲線，采用批次平衡法，按I升含汞廢水加入250克、200克、100克、50克、25克所述炭顆粒以120轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢杷俾蕯嚢?小時(shí)，即圖4中在200毫升含汞廢水中加入0.5克、I克、1.5克、2克和2.5克炭顆粒，當(dāng)炭顆粒添加量小于I克時(shí)，廢水中汞的吸附率和去除效果是急劇增加的，但當(dāng)添加量大于I克后，炭顆粒對(duì)廢水中汞的吸附率逐漸穩(wěn)定在96%，也就是說(shuō)I升含汞廢水中添加50克炭顆?？沙浞职l(fā)揮本發(fā)明的吸附作用。而現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒在I克對(duì)廢水中汞的吸附率逐漸穩(wěn)定在88%，從圖4可以看出，經(jīng)由楊樹(shù)枝制備的炭顆粒的吸附率特性優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的炭顆粒。
[0039]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述【具體實(shí)施方式】?jī)H僅用于示例性說(shuō)明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【權(quán)利要求】
1.一種經(jīng)由楊樹(shù)枝制備炭顆粒吸附廢水中汞離子的方法，其包括以下步驟: 在第一步驟中， 將楊樹(shù)枝傳送到烘箱中在70°C -80°c中烘干后，傳送到粉碎機(jī)粉碎，通過(guò)60目篩的楊樹(shù)枝粉和硫酸鎂粉以5:1的質(zhì)量比均勻混合得到混合物； 所述混合物在無(wú)氧環(huán)境中傳送到馬弗爐進(jìn)行加熱炭化處理，先升溫至200°C，在此溫度炭化2小時(shí)，使混合物受熱均勻，之后繼續(xù)升溫至350 °0繼續(xù)炭化4小時(shí)獲得第一炭化顆粒； 在第二步驟中， 所述第一炭化顆粒加入濃度為I摩爾每升的硫酸和硝酸混合溶液中以200轉(zhuǎn)每分至1000轉(zhuǎn)每分的攪拌速率攪拌12小時(shí)，其中，第一炭化顆粒質(zhì)量與所述混合溶液的體積比為I克:30毫升至I克:40毫升，然后過(guò)濾，過(guò)濾后的所述第一炭化顆粒用蒸餾水洗至中性后，使用異丙醇溶劑沖洗，然后在溫度60至70 ^下在烘箱中烘干，形成第二炭化顆粒； 在第二步驟中， 所述第二炭化顆粒和氯化亞錫以1:6的質(zhì)量比混合加入水中攪拌30分鐘，再加入鹽酸入進(jìn)行升溫回流處理，過(guò)濾、水洗、烘干，形成第三炭化顆粒； 第三炭化顆粒均勻鋪于陶瓷容器表面，其上方80毫米處設(shè)有功率I千瓦，光譜范圍365至450納米的高壓汞燈燈管輻射16小時(shí)； 在第四步驟中， 將第三炭化顆粒加入丙酮溶液以50轉(zhuǎn)每分至100轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢杷俾蕯嚢?小時(shí)，其中每升丙酮溶液中含有8-10克N-亞硝基萘基羥胺銨鹽；對(duì)所述丙酮溶液進(jìn)行抽真空使得真空度在IlX 14Pa或以上，升溫至60°C保持6小時(shí)，使用去離子水沖洗、過(guò)濾后得到第四炭化顆粒； 第五步驟中， 將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到8，按I升含汞廢水中加入50克的質(zhì)量比為1:2:4的聚對(duì)叔丁基苯酚二硫化物、硫化亞鐵和硫酸氫鈉，攪拌I小時(shí)后，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到6.5，按I升含汞廢水中加入50克的質(zhì)量比1:4脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和次氯酸鈉混合物，攪拌2小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾，然后，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到9-12，處理后的廢水中按I升含汞廢水加入50克所述第四炭化顆粒以120轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢?小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在第一步驟中將楊樹(shù)枝傳送到分離篩中分離雜物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在第二步驟中所述第一炭化顆?？刹捎盟涫铰菪苓M(jìn)行水冷冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在第五步驟中用I摩爾每升的鹽酸和I摩爾每升的氫氧化鈉調(diào)節(jié)含汞廢水的酸堿度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在第二步驟中，所述第一炭化顆粒加入濃度為1.5摩爾每升的硫酸和硝酸混合溶液中以400轉(zhuǎn)每分至800轉(zhuǎn)每分的攪拌速率攪拌12小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在第三步驟中，所述第二炭化顆粒和氯化亞錫以1:6的質(zhì)量比混合加入水中攪拌30分鐘，再加入I摩爾每升鹽酸入進(jìn)行升溫回流處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在第四步驟中，將第三炭化顆粒加入丙酮溶液以70轉(zhuǎn)每分至90轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢杷俾蕯嚢?小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在第五步驟中，將含汞廢水的酸堿度調(diào)節(jié)到9，處理后的廢水中按I升含汞廢水加入50克所述第四炭化顆粒以120轉(zhuǎn)每分?jǐn)嚢?小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK104445752SQ201510004515
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2015年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月6日
【發(fā)明者】張磊 申請(qǐng)人:青島農(nóng)業(yè)大學(xué)