申请日2017.09.29
公开(公告)日2017.12.12
IPC分类号C02F1/28; B01J20/24; B01J20/30; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，该方法包括以下步骤：将蕈菌基活性炭吸附剂加入含镉废水中，恒温振荡进行吸附，以去除废水中的镉;其中蕈菌基活性炭吸附剂的制备包括(1)制备蕈菌基活性炭;(2)制备改性蕈菌基活性炭;(3)将改性蕈菌基活性炭与海藻酸钠搅拌均匀后，挤压到氯化钙溶液中进行交联反应，得到蕈菌基活性炭吸附剂。本发明的方法吸附效果好、适用范围广、处理工艺简单、成本低，能够有效去除废水中的镉离子。
权利要求书
1.一种蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，包括以下步骤：将蕈菌基活性炭吸附剂加入到含镉废水中，恒温振荡下进行吸附，以去除废水中的镉;在恒温振荡前调节所述含镉废水中的pH值至2~6，所述吸附的时间为0.25h~10h，所述蕈菌基活性炭吸附剂的用量为6.2g/L~26.2g/L，所述含镉废水中镉离子的初始浓度为40mg/L~90mg/L;
所述蕈菌基活性炭吸附剂由以下方法制备得到：
(1)蕈菌基活性炭的制备：将农业废弃物蕈菌下脚料洗净煮沸后，烘干至重量不变，然后进行粉碎研磨，得到蕈菌粉末，称取蕈菌粉末5g~20g于坩埚中，加入20g~80g质量分数为50%的磷酸溶液，搅拌混匀，室温下浸渍24h~36h后，升温至500℃~600℃进行活化，升温速率10℃/min~20℃/min，保温1h~2h，用煮沸的去离子水将活化样洗涤至中性后，115℃~120℃干燥4h~5h，研磨，即得蕈菌基活性炭;
(2)改性蕈菌基活性炭的制备：将蕈菌基活性炭与浓硫酸和浓硝酸组成的混酸按一定比例混合均匀，在50℃~60℃温度下，水浴回流4h~5h，然后在室温下放置24h~72h，再进行离心分离，将所得沉淀物洗涤至中性后，115℃~120℃下干燥8h~10h，得到改性蕈菌基活性炭;
(3)制备蕈菌基活性炭吸附剂：将改性蕈菌基活性炭、海藻酸钠加入超纯水中混合，搅拌均匀，静置冷却，经注射器装置挤压到氯化钙溶液中进行交联反应，交联反应时间为10h~48h，得到蕈菌基活性炭吸附剂，其中改性蕈菌基活性炭、海藻酸钠、超纯水的比例为：1.2g~1.6g∶4g~6g∶100mL。
2.根据权利要求1所述的蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，其特征在于，所述含镉废水的pH值为3~6，所述吸附的时间为2h~10h，所述蕈菌基活性炭吸附剂的用量为6.2g/L~26.2g/L，所述含镉废水中镉离子的初始浓度为40mg/L~80mg/L。
3.根据权利要求2所述的蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，其特征在于，所含废水的pH值为5，所述吸附的时间为6h，所述蕈菌基活性炭生物吸附剂的用量为12.4g/L，所述含镉废水中镉离子的初始浓度为60mg/L。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，其特征在于，所述蕈菌基活性炭吸附剂对含镉废水的吸附-解吸循环使用次数≤10次。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，其特征在于，所述蕈菌基活性炭吸附剂的制备过程中：步骤(1)中，称取蕈菌粉末10g于坩埚中，加入40g质量分数为50%的磷酸溶液，搅拌混匀，室温下浸渍24h后，升温至500℃进行活化，升温速率为10℃/min，保温1h，用煮沸的去离子水将活化样洗涤至中性后，120℃干燥4h，研磨，即得到蕈菌基活性炭;步骤(2)中，称取5g蕈菌基活性炭加入总体积为20mL的67%HNO3和98%H2SO4的混酸摇匀，HNO3∶H2SO4体积比为1∶3，混合后在50℃水浴回流4h，然后在室温下放置24h，再进行离心分离，将所得沉淀物洗涤至中性，115℃下干燥10h，得到改性蕈菌基活性炭;步骤(3)中，改性蕈菌基活性炭、海藻酸钠、超纯水的比例为：1.2g∶4g∶100mL，交联反应时间为10h。
说明书
一种蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法
本发明属于重金属污染废水修复领域，具体涉及一种蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法。
背景技术
重金属有着不可降解、毒性可长期累积的特性，与废水中一般的有机污染物不同，是一类难以治理的物质。而近年来随着工农业的快速发展，导致废水排放量大幅度增加，使得许多水域受到严重污染。随着金属冶炼、采矿、塑料、电镀、皮革业等行业的迅猛发展，含镉废水的排放量剧增，镉污染问题频现。人类在摄入一定量的镉元素后可患癌、致畸，人类作为食物链最顶端，在摄入大量的镉元素后可对人体体内的钙代谢产生影响，也会诱发骨折、软骨症，同时还会对人体内多种酶产生影响从而引起肾脏、肝脏等的损坏。
重金属废水治理的传统方法包括化学沉淀法、电化学法、膜分离法和吸附法等。一般化学沉淀法处理废水时达不到深度处理效果，且处理效率低，沉渣量大，易造成二次污染;电化学法的废水处理量小，出水水质差，成本高，不适合低浓度废水处理;膜分离在运行过程中，会对膜损害较大，导致运行成本高;而吸附法寿命短、可能产生大量的废渣、重金属难以回收，因而寻找一种处理效果好、成本低、再生能力强的处理方法变得很迫切。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种吸附效果好、适用范围广、处理工艺简单、成本低，对废水中的重金属镉有强去除能力且重复利用率高的蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，包括以下步骤：将蕈菌基活性炭吸附剂加入到含镉废水中，恒温振荡下进行吸附，以去除废水中的镉;在恒温振荡调节所述含镉废水中的pH值至2~6，所述吸附剂的时间为0.25h~10h，所述蕈菌基活性炭吸附剂的用量为6.2mg/L~26.2mg/L，所述含镉废水中镉离子的初始浓度为40mg/L~90mg/L。
所述蕈菌基活性炭吸附剂由以下方法制备得到。
(1)蕈菌基活性炭的制备：将农业废弃物蕈菌下脚料洗净煮沸后，烘干至重量不变，然后进行粉碎研磨，得到蕈菌粉末，称取蕈菌粉末5g~20g于坩埚中，加入20g~80g质量分数为50%的磷酸溶液，搅拌混匀，室温下浸渍24h~36h后，升温至500℃~600℃进行活化，升温速率10℃/min~20℃/min，保温1h~2h，用煮沸的去离子水将活化样洗涤至中性后，115℃~120℃干燥4h~5h，研磨，即得蕈菌基活性炭。
(2)改性蕈菌基活性炭的制备：将蕈菌基活性炭与浓硫酸和浓硝酸组成的混酸按一定比例混合均匀，在50℃~60℃温度下，水浴回流4h~5h，然后在室温下放置24h~72h，再进行离心分离，将所得沉淀物洗涤至中性后，115℃~120℃下干燥8h~10h，得到改性蕈菌基活性炭。
(3)制备蕈菌基活性炭吸附剂：将改性蕈菌基活性炭、海藻酸钠加入超纯水中混合，搅拌均匀，静置冷却，经注射器装置挤压到氯化钙溶液中进行交联反应，交联反应时间为10h~48h，得到蕈菌基活性炭吸附剂，其中改性蕈菌基活性炭、海藻酸钠、超纯水的比例为：1.2g~1.6g∶4g~6g∶100mL。
所述含镉废水的的pH值为3~6，所述吸附的时间为2h~10h，所述蕈菌基活性炭吸附剂的用量为6.2g/L~26.2g/L，所述含镉废水中镉离子的初始浓度为40mg/L~80mg/L。
上述的蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，其特征在于，所含废水的pH值为5，所述吸附剂的时间为6h，所述蕈菌基活性炭吸附剂的用量为12.4mg/L含镉废水，所述镉离子在废水中的初始浓度为60mg/L。
上述的蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，其特征在于，所述蕈菌基活性炭吸附剂对含镉废水的吸附-解吸循环使用次数≤10次。
上述的蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水的方法，其特征在于，所述蕈菌基活性炭吸附剂制备过程中：步骤(1)中，称取蕈菌粉末10g于坩埚中，加入20g质量分数为50%的磷酸溶液，搅拌混匀，室温下浸渍24h后，升温至500℃进行活化，升温速率为10℃/min，保温1h，用煮沸的去离子水将活化样洗涤至中性后，120℃干燥4h，研磨，即得到蕈菌基活性炭。步骤(2)中，称取5g蕈菌基活性炭，加入总体积为20mL的67%HNO3和98%H2SO4的混酸摇匀，HNO3∶H2SO4体积比为1∶3，混合后在50℃水浴回流4h，然后在室温下放置24h，再进行离心分离，将所得沉淀物洗涤至中性，115℃下干燥10h，得到改性蕈菌基活性炭。步骤(3)中，改性蕈菌基活性炭、海藻酸钠、超纯水的比例为：1.2g ∶4g∶100mL，交联反应时间为10h。
与现在技术相比，本发明的优点在于。
(1)本发明采用一种新型的蕈菌基活性炭吸附剂处理含镉废水，吸附效果好，适用范围广、处理工艺简单、成本低且在废水中的稳定性好，对废水中的重金属镉有强去除能力，并且吸附-解吸过程的重复利用率高，多次重复后吸附效率仍然能保持较高水平，能够广泛用于处理水体中的重金属。
(2)本发明处理含镉废水采用的蕈菌基活性炭吸附剂是首次以农业废弃物蕈菌下脚料为原料，通过制备改性活性炭，进而制备出一种蕈菌基活性炭吸附剂，该蕈菌基活性炭吸附剂的吸附性能好，重复利用率高，可有效解决现有吸附剂所存在的缺陷，并且制备过程简单易行，易于控制，生产周期短，成本低廉，技术通用性好，既利用了廉价农业废弃物蕈菌下脚料，提高其经济价值，又降低了含镉重金属废水的处理成本。
