本發(fā)明涉及吸附劑材料制備，特別涉及一種改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著我國工業(yè)化和城市化快速推進(jìn)，水環(huán)境污染已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的問題，特別是重金屬的污染尤為嚴(yán)重。重金屬廢水的處理方法有化學(xué)沉淀法、離子交換法，膜分離法、溶劑萃取法、電解法、吸附法等。其中，化學(xué)沉淀法會(huì)產(chǎn)生大量的污泥，離子交換法的成本較高，樹脂再生性較差，膜分離法的效率高、穩(wěn)定性好，但膜的壽命短，投資成本高，溶劑萃取法的分離效果好，選擇性強(qiáng)，但其萃取劑的價(jià)格昂貴，萃取過程能源損耗大，電解法具有高效性和環(huán)保性，但存在電解能耗高、設(shè)備腐蝕等問題。相比之下，吸附法具有處理過程中操作簡單、成本低廉、材料易得等特點(diǎn)。

2、生物炭包含有機(jī)質(zhì)和無機(jī)礦物兩種成分，有機(jī)組成主要是ｃ、ｈ、o、ｎ等元素組成的烷基和芳香結(jié)構(gòu)，包含羧基、酚羥基、羰基酸酐等基團(tuán)；無機(jī)組成包括na、k、ca、p、mg等元素組成的無定型及結(jié)晶礦物，由于生物炭基材料的這些特殊結(jié)構(gòu)，使其成為性能優(yōu)良、開發(fā)應(yīng)用前景廣闊的新型廢水處理材料。一些研究者對(duì)生物炭吸附劑進(jìn)行改性研究，提升其吸附性能。然而，目前改性生物炭吸附劑針對(duì)的大部分是對(duì)一種重金屬離子的吸附，對(duì)于多種重金屬離子的吸附比較少見，而且吸附效率并不理想；另外，改性方法單一，通常采用一種手段進(jìn)行改性，吸附活性位點(diǎn)較少，限制了吸附劑的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一是提供一種改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法，所制備的吸附劑對(duì)多種重金屬離子具有較好的吸附作用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

3、s1、使用cacl2溶液對(duì)檳榔渣粉末進(jìn)行改性，得到改性粉末，再對(duì)改性粉末進(jìn)行炭化，得到炭化產(chǎn)物，然后使用h2o2溶液對(duì)炭化產(chǎn)物進(jìn)行改性，得到改性檳榔渣生物炭；

4、s2、將殼聚糖和改性檳榔渣生物炭在冰醋酸溶液中混合，得混合液，向混合液中加入戊二醛，反應(yīng)后得到改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑。

5、其中，所述檳榔渣粉末可通過下述方式得到：將檳榔青果研磨成粉，得到檳榔渣粉末。具體而言，將檳榔青果洗凈，擦干水分并烘干，再將其打碎，研磨，過篩（例如過100目篩），得檳榔渣粉末。

6、進(jìn)一步地，步驟s1中，每20～40g檳榔渣粉末對(duì)應(yīng)1l?cacl2溶液。例如，所述檳榔渣粉末的用量為20～40g，所述cacl2溶液的用量為1l。其中，20～40g包括但不限于20g、30g、40g。

7、進(jìn)一步地，步驟s1中，對(duì)改性粉末進(jìn)行炭化的溫度為500～700℃。其中，500～700℃包括但不限于500℃、600℃、700℃。

8、進(jìn)一步地，步驟s1中，每5g炭化產(chǎn)物對(duì)應(yīng)30～70ml?h2o2溶液。例如，所述炭化產(chǎn)物的用量為5g，所述h2o2溶液的用量為30～70ml。其中，30～70ml包括但不限于30ml、40ml、50ml、60ml、70ml。

9、進(jìn)一步地，步驟s2中，每0.3～1.5g改性檳榔渣生物炭對(duì)應(yīng)2g殼聚糖、100ml冰醋酸溶液和2～7ml戊二醛。例如，所述改性檳榔渣生物炭的用量為0.3～1.5g，所述殼聚糖的用量為2g，所述冰醋酸溶液的用量為100ml，所述戊二醛的用量為2～7ml。其中，0.3～1.5g包括但不限于0.3g、0.6g、1g、1.2g、1.5g；2～7ml包括但不限于2ml、3ml、4ml、5ml、6ml、7ml。

10、進(jìn)一步地，步驟s2中，所述混合液的溫度為40～80℃。其中，40～80℃包括但不限于40℃、50℃、60℃、70℃、80℃。

11、其中，在混合液和戊二醛反應(yīng)60min后可調(diào)節(jié)ph為中性，例如使用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph為中性。

12、本發(fā)明的另一目的在于提供一種改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑，其通過上述制備方法制備得到。

13、此外，上述改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑可以在吸附水體重金屬離子中進(jìn)行應(yīng)用，具體而言，向含有重金屬離子cd2+、cu2+、pb2+的溶液中加入所述改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑，對(duì)溶液中重金屬離子進(jìn)行吸附。

14、進(jìn)一步地，每150ml含有10～50mg/l重金屬離子cd2+、cu2+、pb2+的溶液對(duì)應(yīng)0.5～2.5g改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑。例如，所述溶液的用量為150ml且其中含有10～50mg/l重金屬離子cd2+、cu2+、pb2+，所述改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的用量為0.5～2.5g。其中，10～50mg/l包括但不限于10mg/l、20mg/l、30mg/l、40mg/l、50mg/l；0.5～2.5g包括但不限于0.5g、1g、1.5g、2.0g、2.5g。

15、進(jìn)一步地，所述含有重金屬離子cd2+、cu2+、pb2+的溶液的溫度為30～70℃，所述改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑對(duì)溶液中重金屬離子進(jìn)行吸附的時(shí)間為4～8h。其中，30～70℃包括但不限于30℃、40℃、50℃、60℃、70℃；4～8h包括但不限于4h、5h、6h、7h、8h。

16、與現(xiàn)有的生物炭吸附劑相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

17、1.本發(fā)明采用氯化鈣（cacl2）、雙氧水（h2o2）對(duì)檳榔渣進(jìn)行改性，制備改性檳榔渣生物炭，使檳榔渣生物炭的孔隙率提高，有效含氧官能團(tuán)增加。

18、2.本發(fā)明將具有豐富官能團(tuán)的殼聚糖通過戊二醛交聯(lián)引入改性檳榔渣生物炭中，為吸附劑提供了大量的活性吸附點(diǎn)，如羧基、羥基、胺基、羰基等，可解決廢水中多種重金屬離子同時(shí)進(jìn)行吸附，吸附率低的問題，同時(shí)也提高了吸附劑的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

19、3.本發(fā)明制備的改性復(fù)合吸附劑具有處理過程中操作簡單、成本低廉、材料易得、運(yùn)行效果穩(wěn)定、能耗低、不產(chǎn)生二次污染、吸附劑可以通過合適的解吸過程再生利用等特點(diǎn)，達(dá)到以廢治廢的目的。

技術(shù)特征：

1.一種改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟s1中，每20～40g檳榔渣粉末對(duì)應(yīng)1l?cacl2溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟s1中，對(duì)改性粉末進(jìn)行炭化的溫度為500～700℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟s1中，每5g炭化產(chǎn)物對(duì)應(yīng)30～70ml?h2o2溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟s2中，每0.3～1.5g改性檳榔渣生物炭對(duì)應(yīng)2g殼聚糖、100ml冰醋酸溶液和2～7ml戊二醛。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟s2中，所述混合液的溫度為40～80℃。

7.一種改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑，其特征在于：通過權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法制備得到。

8.權(quán)利要求7所述改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑在吸附水體重金屬離子中的應(yīng)用，其特征在于：向含有重金屬離子cd2+、cu2+、pb2+的溶液中加入所述改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑，對(duì)溶液中重金屬離子進(jìn)行吸附。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑在吸附水體重金屬離子中的應(yīng)用，其特征在于：每150ml含有10～50mg/l重金屬離子cd2+、cu2+、pb2+的溶液對(duì)應(yīng)0.5～2.5g改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑在吸附水體重金屬離子中的應(yīng)用，其特征在于：所述含有重金屬離子cd2+、cu2+、pb2+的溶液的溫度為30～70℃，所述改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑對(duì)溶液中重金屬離子進(jìn)行吸附的時(shí)間為4～8h。

技術(shù)總結(jié)
一種改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑及其制備方法和應(yīng)用，涉及吸附劑材料制備技術(shù)領(lǐng)域。前述制備方法包括以下步驟：S1、使用CaCl<subgt;2</subgt;溶液對(duì)檳榔渣粉末進(jìn)行改性，得到改性粉末，再對(duì)改性粉末進(jìn)行炭化，得到炭化產(chǎn)物，然后使用H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;溶液對(duì)炭化產(chǎn)物進(jìn)行改性，得到改性檳榔渣生物炭；S2、將殼聚糖和改性檳榔渣生物炭在冰醋酸溶液中混合，得混合液，向混合液中加入戊二醛，反應(yīng)后得到改性檳榔渣生物炭/殼聚糖復(fù)合吸附劑。本發(fā)明制備的吸附劑對(duì)多種重金屬離子具有較好的吸附作用。

技術(shù)研發(fā)人員：李愛陽,黃雅,瞿章黎,劉屹倫,屈培華,王嘉恒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6