一種由小麥秸稈制備得到固體吸附劑處理廢水的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明為發(fā)明專利申請《一種農(nóng)業(yè)秸桿的綜合處理方法》（專利【申請?zhí)枴?201310563383. 9)的分案申請。涉及一種農(nóng)業(yè)秸桿的綜合處理方法，尤其涉及到一種由小麥 秸桿制備得到固體吸附劑處理廢水的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 2006年以來，全國上下加強了節(jié)能減排工作，國務(wù)院發(fā)布了加強節(jié)能工作的決定， 制定了促進節(jié)能減排的一系列政策措施，各地區(qū)、各部門相繼做出了工作部署，節(jié)能減排工 作取得了積極進展。但是，2006年全國沒有實現(xiàn)年初確定的節(jié)能降耗和污染減排的目標，加 大了"十一五"后四年節(jié)能減排工作的難度。更為嚴峻的是，2007年一季度，工業(yè)特別是高 耗能、高污染行業(yè)增長過快，占全國工業(yè)能耗和二氧化硫排放近70%的電力、鋼鐵、有色、建 材、石油加工、化工等六大行業(yè)增長20. 6%，同比加快6. 6個百分點。與此同時，各方面工 作仍存在認識不到位、責(zé)任不明確、措施不配套、政策不完善、投入不落實、協(xié)調(diào)不得力等問 題。
[0003] 國家"十二五規(guī)劃"明確提出了節(jié)能減排的目標，即到2015年，單位⑶P二氧化碳 排放降低17% ;單位⑶P能耗下降16% ;非化石能源占一次能源消費比重提高3. 1個百分 點，從8. 3%到11. 4% ;主要污染物排放總量減少8到10%的目標。此外，十二五"規(guī)劃中 還明確了主要污染物控制總類，在"十一五"化學(xué)需氧量、二氧化碳這兩個類別基礎(chǔ)上，增加 了氨氮和氮氧化物兩個類別的污染物控制指標。"十二五"規(guī)劃提出的約束性指標更加明確 了國家節(jié)能減排的決心。國務(wù)院確定了 5個方面的主要污染物減排重點工程：一是以城鎮(zhèn) 污水處理設(shè)施及配套管網(wǎng)建設(shè)、現(xiàn)有設(shè)施升級改造、污泥處理處置設(shè)施建設(shè)為重點，提升脫 氮除磷能力。二是以制漿造紙、印染、食品加工、農(nóng)副產(chǎn)品加工等行業(yè)為重點，繼續(xù)加大水污 染深度治理和工藝技術(shù)改造。三是推進脫硫脫硝工程建設(shè)。四是開展農(nóng)業(yè)源污染防治。五 是控制機動車污染物排放。
[0004] 農(nóng)業(yè)秸桿是成熟農(nóng)作物莖葉（穗）部分的總稱，通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油 料、棉花、甘蔗在收獲籽實后的剩余部分。農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物有一半以上存在于秸桿 中。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP)統(tǒng)計，世界上種植的各種農(nóng)作物每年所產(chǎn)生的秸桿多達17 億噸。
[0005] 秸桿作為我國農(nóng)村常見的農(nóng)業(yè)廢棄物，具有分布廣、資源量大的特點。按照其化學(xué) 組成，秸桿主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，此外還含有少量的能夠被水、乙醇、苯等 中性溶劑或稀酸、堿溶液抽提的灰分、可提取有機物等。
[0006] 秸桿不僅是農(nóng)作物重要副產(chǎn)品，同時也是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要生產(chǎn)資源。然而目前， 對秸桿的處理仍主要停留在傳統(tǒng)的燃燒、還田、飼料等方面。其中，秸桿焚燒近年來越發(fā)為 人們重視。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年秸桿產(chǎn)量約29億噸，其中約有66%直接還田或作為生活能 源而被燒掉。秸桿焚燒不但會產(chǎn)生C0、S02等有毒有害氣體，還會產(chǎn)生大量的可吸入顆粒 物，給人類健康帶來危害。實際上，焚燒秸桿不僅帶來了環(huán)境污染，也是一種嚴重的資源浪 費。充分發(fā)掘秸桿的潛在價值，將秸桿用作工業(yè)原料，是近年來秸桿利用的主要發(fā)展方向， 也該是貫徹國家十二五規(guī)劃的節(jié)能減排任務(wù)的重要方面。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)中，CN102614853A以碳質(zhì)材料為原料制備了一種吸附劑，首先將碳質(zhì)材 料浸漬在金屬氯化物溶液中，待浸漬充分后進行干燥，然后將干燥后的混合物放入管式爐 進行炭化活化造孔制備復(fù)合吸附劑；將炭化活化后的復(fù)合吸附劑與金屬粉末錫粉和鋁粉混 合均勻，加入粘結(jié)劑攪拌均勻，然后填充進金屬翅片管的翅片間，干燥；將帶有吸附劑和金 屬粉末的金屬翅片管放入管式爐中進行燒結(jié)，通過金屬粉末將吸附劑和金屬翅片管燒結(jié)在 一起。
[0008] CN102815699A公開了一種新型雪松樹枝碳質(zhì)材料的制備方法，為采用水熱碳化法 制備所述雪松樹枝碳質(zhì)材料，包括如下步驟：收集雪松樹掉落在地的樹枝，去皮；將去皮后 的樹枝切成小段，放入溶有適量檸檬酸的水中進行水熱碳化反應(yīng)，其中水熱碳化反應(yīng)的溫 度為180~220°C，反應(yīng)時間為28~32小時；將反應(yīng)后的含有碳化物的溶液自然冷卻后并 濾去溶液，將碳化物洗滌后真空干燥；將干燥后的碳化物進行研磨后獲得所述雪松樹枝碳 質(zhì)材料。
[0009] 同時，現(xiàn)有技術(shù)中還公開了將秸桿進行過處理后用作環(huán)境保護材料，例如石油吸 附劑、重金屬吸附劑等。但是，現(xiàn)有技術(shù)中存在的處理秸桿的方法產(chǎn)生的廢液中存在大量的 木質(zhì)素，導(dǎo)致難以治理，形成二次污染，制備的吸附劑吸附效果不好等技術(shù)缺陷，現(xiàn)有技術(shù) 中并沒有一種綜合處理秸桿的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種農(nóng)業(yè)秸桿的綜合處理方法，以克服現(xiàn)有技 術(shù)中存在的產(chǎn)生廢液污染的問題，而是變廢為寶，制備得到的固體吸附劑產(chǎn)品可以應(yīng)用于 吸附廢水中的銅離子。
[0011] -種由小麥秸桿制備得到固體吸附劑處理廢水的應(yīng)用，其特征在于：所述的固 體吸附劑用于吸附廢水中銅離子；所述的固體吸附劑制備方法包括如下步驟：
[0012] (1)預(yù)處理：將小麥秸桿進行干燥處理，將干燥的小麥秸桿剪成小段后用攪拌機 進一步磨碎，然后過100目分樣篩，取分樣篩篩下秸桿使用去離子水清洗2次，之后使用真 空栗抽濾直至濾液變澄清，得到的秸桿粉末在烘干箱中于55 °C干燥48h后得到預(yù)處理后的 猜桿粉末；
[0013] ⑵前處理：將步驟⑴得到的預(yù)處理后的秸桿粉末使用0.0 lmol/L的氫氧化鈉 溶液潤脹處理，潤脹時間為48小時，潤脹結(jié)束后，調(diào)節(jié)pH至6. 6,離心過濾后，使用去離子水 清洗2次，然后置于烘干箱中于65°C干燥24h ;得到前處理后的秸桿粉末；
[0014] (3)碳化處理：稱取步驟（2)得到的前處理后的秸桿粉末、去離子水、以及環(huán)氧丙 烷加入反應(yīng)釜中，密封，通入氮氣20min將反應(yīng)釜內(nèi)部殘余氣體排出，再將進氣和出氣閥門 擰緊后，開啟磁力攪拌裝置進行攪拌，并通冷卻水保護磁力攪拌裝置，通過電子爐將反應(yīng)釜 加熱到220°C;達到反應(yīng)溫度后，停止加熱，先自然冷卻至180°C，后通入冷凝水，直至反應(yīng)釜 冷卻至常溫；然后打開反應(yīng)釜，將反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)抽濾后得到液相產(chǎn)物和固相產(chǎn)物；固相產(chǎn)物 在IKTC干燥26h，得到碳化處理后的固體材料；其中步驟（2)得到的前處理后的秸桿粉末、 去離子水、以及環(huán)氧丙烷的質(zhì)量用量比例為5:1500:5 ;
[0015] (4)改性處理：將3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶于異丙醇-水混合溶液中，形成 混合溶液A，然后將步驟（3)得到的固體材料加入到上述混合溶液A中，其中，3-氯-2-羥丙 基三甲基氯化銨、異丙醇與水的質(zhì)量比為5 : 23:230, 3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與步 驟（3)得到的固體材料的質(zhì)量比為1:10,所得混合物在30°C下，反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后將反 應(yīng)體系的PH調(diào)節(jié)至6. 5 ;然后對所得到的溶液過濾，過濾后的固體產(chǎn)物使用去離子水清洗2 次，然后在ll〇°C干燥26h，得到3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨改性的固體產(chǎn)物；將氯乙酸 溶于乙醇-水混合溶液中，形成混合溶液B，其中，氯乙酸、乙醇與水的質(zhì)量比為4:100:98， 將3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨改性的固體產(chǎn)物加入到混合溶液B中，其中，3-氯-2-羥 丙基三甲基氯化銨改性的固體產(chǎn)物與氯乙酸的質(zhì)量比為5:12 ;在40°C下攪拌反應(yīng)13h ;反 應(yīng)結(jié)束后將上述體系的PH調(diào)節(jié)至6. 6 ;然后對所得到的溶液過濾，過濾后的固體產(chǎn)物使用 去離子水清洗5次，然后在IKTC干燥30h，得到固體吸附劑產(chǎn)品。
[0016] 所述的由小麥秸桿制備得到固體吸附劑產(chǎn)品的方法進一步包括：(5)制備水煤漿 分散劑：將步驟⑶得到的液相產(chǎn)物的PH調(diào)至12,邊攪拌邊升溫至75°C，滴加甲醛進行縮 合反應(yīng)lh，然后將溫度升至90°C，加入亞硫酸鈉進行磺化反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至常溫 出料，得到水煤漿分散劑產(chǎn)品。
[0017] 本發(fā)明公開的一種農(nóng)業(yè)秸桿的綜合處理方法，能夠有效的避免現(xiàn)有技術(shù)中處理秸 桿產(chǎn)生的廢液污染問題，本發(fā)明將富含木質(zhì)素的液相產(chǎn)物進行縮合、磺化反應(yīng)后用作水煤 漿分散劑，取得了良好的技術(shù)效果；同時，本發(fā)明的方法得到的固體吸附劑產(chǎn)品，由于反應(yīng) 過程精確控制，選擇最優(yōu)的工藝參數(shù)，具有良好的吸附效果，能夠?qū)U水中的陰離子、陽離 子污染物進行有效的凈化。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0019] 實施例1
[0020] -種農(nóng)業(yè)秸桿的綜合處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0021] (1)預(yù)處理：將小麥秸桿進行干燥處理，將干燥的小麥秸桿剪成小段后用攪拌機 進一步磨碎，然后過100目分樣篩，取分樣篩篩下秸桿使用去離子水清洗2次，之后使用真 空栗抽濾直至濾液變澄清，得到的秸桿粉末在烘干箱中于55 °C干燥48h后得到預(yù)處理后的 猜桿粉末；
[0022] (2)前處理：將步驟⑴得到的預(yù)處理后的秸桿粉末使用0.0 lmol/L的氫氧化鈉 溶液潤脹處理，潤脹時間為48小時，潤脹結(jié)束后，調(diào)節(jié)pH至6. 6,離心過濾后，使用去離子水 清洗2次，然后置于烘干箱中于65°C干燥24h ;得到前處理后的秸桿粉末；
[0023] (3)碳化處理：稱取步驟（2)得到的前處理后的秸桿粉末、去離子水、以及環(huán)氧丙 烷加入反應(yīng)釜中，密封，通入氮氣20min將反應(yīng)釜內(nèi)部殘余氣體排出，再將進氣和出氣閥門 擰緊后，開啟磁力攪拌裝置進行攪拌，并通冷卻水保護磁力攪拌裝置，通過電子爐將反應(yīng)釜 加熱到220°C;達到反應(yīng)溫度后，停止加熱，先自然冷卻至180°C，后通入冷凝水，直至反應(yīng)釜 冷卻至常溫；然后打開反應(yīng)釜，將反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)抽濾后得到液相產(chǎn)物和固相產(chǎn)物；固相產(chǎn)物 在IKTC干燥26h，得到碳化處理后的固體材料；其中步驟（2)得到的前處理后的秸桿粉末、 去離子水、以及環(huán)氧丙烷的質(zhì)量用量比例為5:1500:5 ;
[0024] (4)改性處理：將3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶于異丙醇-水混合溶液中，形成 混合溶液A，然后將步驟（3)得到的固體材料加入到上述混合溶液A中，其中，3-氯-2-羥 丙基三甲基氯化銨、異丙醇與水的質(zhì)量比為5 : 23:230,3_氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與 步驟（3)得到的固體材料的質(zhì)量比為1:10,所得混合物在30°C下，反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后將 反應(yīng)體系的pH調(diào)節(jié)至6. 5 ;然后對所得到的溶液過濾，過濾后的固體產(chǎn)物使用去離子水清 洗2次，然后在IKTC干燥26h，得到3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨改性的固體產(chǎn)物；
[0025] 將氯乙酸溶于乙醇-水