申请日2014.12.04
公开(公告)日2015.04.08
IPC分类号B01J20/22; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本发明涉及一种用于修复含铀废水的羧基化水热生物质炭的制备方法，具体步骤为：将烘干粉碎的天然生物质A、炭化促进剂B和蒸馏水加入到水热反应釜中，恒温水热反应一段时间后过滤，即得水热生物质炭C。然后将水热生物质炭C、氧化剂D和蒸馏水加入反应容器中，加热反应一段时间后过滤、洗涤和烘干而得羧基化水热生物质炭。本方法制备的羧基化水热生物质炭具有原料来源广、成本低、制备工艺简单、生产周期短、所需化学试剂少、产品收率高、表面含氧基团丰富、羧基含量高、吸附铀的容量大和选择性强等优点。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于修复含铀废水的羧基化水热生物质炭的制备方法，其特征在于，水热法制备水热生物质炭所用原料的质量百分数为：天然生物质A 10%～70%、炭化促进剂B 0%～20%、蒸馏水10%～90%;羧基化水热生物质炭的制备所用原料的质量百分数为：水热生物质炭C 10%～70%、氧化剂D 0%～20%、蒸馏水10%～90%。
2.将天然生物质A在60～110℃干燥后粉碎至20～40目，将干燥粉碎后的生物质A、炭化促进剂B和蒸馏水加至水热反应釜中，150～250℃反应6～48h，过滤即得生物质炭C;将生物质炭C、氧化剂D和蒸馏水加至反应釜中，50～95℃反应1-6h，过滤、洗涤和干燥后即得羧基化生物质炭。
3.如权利要求1所述的用于修复含铀废水的羧基化水热生物质炭的制备方法，其特征在于，天然生物质A为树叶、橘子皮、柚子皮、秸秆和稻壳中的一种或一种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的用于修复含铀废水的羧基化水热生物质炭的制备方法，其特征在于，炭化促进剂B为柠檬酸、甲酸、草酸、磷酸、磷酸和硼酸的一种或一种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的用于修复含铀废水的羧基化水热生物质炭的制备方法，其特征在于，氧化剂D为浓硫酸、浓硝酸、过硫酸钠、双氧水和高锰酸钾中的一种或一种以上的混合物。
说明书
一种用于修复含铀废水的羧基化水热生物质炭的制备方法
技术领域
本发明涉及用于修复含铀废水的羧基化水热生物质炭的制备方法，属于生物质资源开发利用技术领域。
背景技术
铀矿水冶、元件加工和核设施等涉铀工艺在生产和运行过程中会产生大量含铀废水，如果铀在环境中大量累积，作为兼有化学毒性和放射性毒性的重金属，会造成环境本底辐射，造成物种基因畸变，对植物、农田和土壤产生不可逆转的破坏，对人类的生存和发展构成潜在的威胁。因此，采用何种高效快捷的方法分离富集核燃料循环过程中排放的含铀废水已经成为全球关注的环境问题。
目前分离富集水体中铀的方法有化学沉淀、溶剂萃取、离子交换和膜分离等，这些方法各有优缺点，有些已形成工艺，在工程中得到应用。而吸附法因具有操作简单、工艺成熟、适用范围广、可回收有用重金属、吸附材料可重复使用等优点，一直是重要的研究方向之一。为此，许多研究者致力于新型吸附材料的研究与开发，如活性炭、矿物质、无机盐和合成树脂等。近年来对微生物、壳聚糖和农业固体废弃物等天然生物质用于水体中铀离子的吸附研究非常活跃。CN 102079823A使用乙二胺和环氧氯丙烷改性戊二醛交联的壳聚糖，并用于吸附放射性核素铀;CN 102079580A和CN 101628755A提出利用浮水植物蕨类植物满江红和大薸修复受铀污染的水体。这类生物质吸附剂存在的主要缺陷：耐辐照性差、修复周期长、成本高、吸附容量低和选择性差等。
生物质炭是在低氧环境下，通过高温裂解将木材、草、玉米秆或其它农作物废物碳化而成。与天然生物质相比，生物质炭孔结构丰富、比表面积大、抗辐射、热稳定性和酸稳定性优良。但高温裂解过程中，生物质中的含氧基团数量减少，吸附活性位点降低，吸附容量变小，选择性减弱，不利于用作核素离子吸附剂。
发明内容
本发明的目的是开发出一种高效、环境友好、铀吸附容量大和选择性强的用于修复含铀废水的羧基化水热生物质炭，解决生物质炭类吸附剂在应用中的技术瓶颈。
为了实现上述发明，采用如下技术方案：
一种用于修复含铀废水的羧基化生物质炭的制备需要两步，第一步为水热法制备生物质炭C，所用原料的质量百分数为：天然生物质A 10%～70%、炭化促进剂B 0%～20%、蒸馏水10%～90%。第二步为生物质炭的羧基化，所用原料的质量百分数为：生物质炭C 10%～70%、氧化剂D 0%～20%、蒸馏水10%～90%。将天然生物质A在60～110℃干燥后粉碎至20～40目，将干燥粉碎后的生物质A、炭化促进剂B和蒸馏水加至水热反应釜中，150～250℃反应6～48h，过滤即得生物质炭C;将生物质炭C、氧化剂D和蒸馏水加至反应釜中，50～95℃反应1-6h，过滤、洗涤和干燥后即得羧基化生物质炭。
天然生物质A为树叶、橘子皮、柚子皮、秸秆和稻壳中的一种或一种以上的混合物。
炭化促进剂B为柠檬酸、甲酸、草酸、磷酸、磷酸和硼酸的一种或一种以上的混合物。
氧化剂D为浓硫酸、浓硝酸、过硫酸钠、双氧水和高锰酸钾中的一种或一种以上的混合物。
本发明与同类产品相比，具有显著的有益效果：
(1)本发明使用的原料为固体农林废弃物，变废为宝，来源广，价格低和绿色环保;
(2)本发明的制备过程相对简单，易于控制，生产周期短，需要的化学试剂少，产品收率高;
(3)本发明制备的羧基化生物质炭表面含氧基团丰富，羧基含量高，对铀的吸附容量大，选择性强。