申請(qǐng)日2014.10.22

　　公開(公告)日2015.04.15

　　IPC分類號(hào)B01J20/20; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/30

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種去除廢水中鎘的吸附劑制備及應(yīng)用方法，屬于固廢資源利用技術(shù)和環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。吸附劑為水葫蘆質(zhì)生物炭，其制作步驟為：將無(wú)污染水域中水葫蘆除雜風(fēng)干后，干燥粉碎成粉末，置于氣氛爐中限氧熱解250℃～450℃，于終溫保持一個(gè)小時(shí)，待冷卻到室溫后取出，即獲得水葫蘆質(zhì)生物炭。該水葫蘆質(zhì)生物炭吸附廢水中鎘最高吸附量可達(dá)到80mg/g，應(yīng)用方法為：將水葫蘆質(zhì)生物炭添加到含鎘廢水中，初始鎘濃度為1～500mg/l，添加量為5g/l，反應(yīng)0～24h，反應(yīng)溫度為25℃，振蕩速率為150r/min。本方法吸附優(yōu)勢(shì)在于本發(fā)明所公布的吸附劑原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、制備過(guò)程簡(jiǎn)單、鎘吸附容量大。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種去除廢水中鎘的吸附劑(水葫蘆質(zhì)生物炭)制備及應(yīng)用方法，其制備方法，包括：

　　(1)水葫蘆預(yù)處理：將在未污染的水域中收集到的水葫蘆除雜后風(fēng)干，并待其風(fēng)干后置 于鼓風(fēng)干燥箱中于60℃過(guò)夜烘干，粉碎至1～2mm，裝入自封帶置于干燥箱中保存?zhèn)溆?

　　(2)熱解、冷卻：粉碎后的水葫蘆粉末置于氣氛爐中于常溫通氮?dú)?0分鐘，然后以6.5 ℃/min速率升溫至250℃進(jìn)行碳化，終溫保持2小時(shí)，冷卻至室溫取出，制得水葫蘆質(zhì)生物 炭，整個(gè)升溫?zé)峤膺^(guò)程和冷卻至室溫過(guò)程均在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行。

　　2.如權(quán)利要求1所述的水葫蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟(1)中的水葫蘆烘干 的溫度為60℃，過(guò)夜烘干。

　　3.如權(quán)利要求1所述的水葫蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟(1)中的水葫蘆干燥 后粉碎至1～2mm。

　　4.如權(quán)利要求1所述的水葫蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟(2)水葫蘆升溫速率 為6.5℃/min。

　　5.如權(quán)利要求1所述的水葫蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟(2)水葫蘆熱解終溫 分別為250℃、350℃、450℃、550℃。

　　6.如權(quán)利要求1所述的水葫蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，步驟(2)水葫蘆放入氣氛 爐熱解前先通20分鐘氮?dú)�，熱解至冷卻至室溫的過(guò)程中始終通氮?dú)�，并且氮�(dú)鈮毫�維持在 0.1MPa。

　　7.如權(quán)利要求1所述的水葫蘆質(zhì)生物炭制備方法，其特征在于，熱解的生物質(zhì)為水葫蘆。

　　8.如權(quán)利要求1所制備的水葫蘆質(zhì)生物炭應(yīng)用，其特征在于，所述的水葫蘆質(zhì)生物炭用于吸 附廢水中的鎘。

　　9.根據(jù)權(quán)利8所述的水葫蘆質(zhì)生物炭應(yīng)用，其特征在于，所述水葫蘆質(zhì)生物炭吸附廢水中的 鎘，方法如下：初始鎘濃度為1～500mg/l，在25℃左右振蕩條件下，投入水葫蘆質(zhì)生物炭吸 附劑，投加比例為5g/l，振蕩時(shí)間為0～24h，振蕩速率為150r/min。

　　說(shuō)明書

　　一種去除廢水中鎘的吸附劑制備及應(yīng)用方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)碳，屬于固廢資源利用技術(shù)和環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉 及一種去除廢水中鎘的水葫蘆質(zhì)生物炭的制備方法和應(yīng)用方法。

　　背景技術(shù)

　　鎘是最有毒的重金屬之一。長(zhǎng)期暴露在鎘環(huán)境中易引起貧血、骨質(zhì)疏松、腎損壞等一系 列疾病。最新發(fā)布的第一次國(guó)家土壤污染調(diào)查顯示，鎘已經(jīng)被列為我國(guó)土壤首要污染物。湖 南被稱為有色金屬之鄉(xiāng)，是中國(guó)水、土壤鎘污染最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。其中，湘江沉積物的 鎘濃度高達(dá)19.42mg/kg，是全國(guó)平均值的76倍。目前，湘江流域大約有四千三百萬(wàn)人口遭 受著飲用水和稻米鎘污染的威脅。因此，水、土壤鎘污染治理是一個(gè)亟待解決的環(huán)境問(wèn)題。

　　生物炭是一種通過(guò)限氧熱解生物質(zhì)獲得的富碳產(chǎn)物。生物炭前體多為農(nóng)田生物廢棄物， 如稻草秸稈、甘蔗渣、牛糞等等。其原材料廣泛容易獲得且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，已被廣泛應(yīng)用于 各種重金屬污染修復(fù)。因其具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、豐富的比表面積和表面官能團(tuán)的特點(diǎn)， 比活性炭更廉價(jià)和更高吸附容量，因此，生物炭是一種理想的廢水污染物吸附材料，可用于 氮、磷、有機(jī)物和重金屬等多種污染物的處理。

　　水葫蘆被國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟列為地球上100種最具“侵略性”的植物之一，它分布廣泛、 繁殖迅速極易破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，使水域缺氧而導(dǎo)致水質(zhì)惡化，破壞漁業(yè)和水利發(fā)電。將水 葫蘆轉(zhuǎn)變?yōu)樯�物炭吸附廢水中的鎘，其吸附容量最高可達(dá)到80mg/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活性炭和許多 已報(bào)道的其他不同生物質(zhì)來(lái)源的生物炭。因此，合理地利用這種生物，將它轉(zhuǎn)變?yōu)樯�物碳�?是環(huán)境污染修復(fù)和固廢資源利用的雙贏策略。然而，目前以研究水葫蘆為原料制備生物炭及 其在污染環(huán)境中的應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)道。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種利用水葫蘆制備生物炭的方法及其在污染水、土壤中的應(yīng)用， 該方法操作簡(jiǎn)單易行，且獲得的生物炭產(chǎn)率高、對(duì)水體中的鎘吸附能力強(qiáng)。

　　本發(fā)明提供了一種利用水葫蘆制備生物炭的方法，包括：

　　(1)水葫蘆預(yù)處理：將在未污染的水域中收集到的水葫蘆除雜后風(fēng)干，并待其風(fēng)干后置 于鼓風(fēng)干燥箱中于60℃過(guò)夜烘干，粉碎至1～2mm，裝入自封帶置于干燥箱中保存?zhèn)溆谩?/P>

　　(2)熱解、冷卻：粉碎后的水葫蘆粉末置于氣氛爐中于常溫通氮?dú)?0分鐘，然后以6.5 ℃/min速率升溫至250℃進(jìn)行碳化，終溫保持2小時(shí)，冷卻至室溫取出，制得水葫蘆生物炭。 整個(gè)升溫?zé)峤膺^(guò)程和冷卻至室溫過(guò)程均在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行。

　　本發(fā)明還提供了一種采用所述方法制備的水葫蘆質(zhì)生物炭，所述生物炭的基本性質(zhì)見(jiàn)表 格1。

　　表1：采用所述方法制備的一種水葫蘆質(zhì)生物炭基本性質(zhì)

　　本發(fā)明還提供了一種采用所述方法制備的生物炭，所述的生物炭表面含豐富的管狀空隙 和各類鉀，鈣，鎂等碳酸鹽類。