申请日2013.08.21
公开(公告)日2015.01.07
IPC分类号B01J20/30; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/24
摘要
本发明属于水处理材料领域，涉及一种去除废水中铅离子的麦秸秆改性材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将麦秸秆改性，具体工艺包括麦秸秆洗净、粉碎、纤维素酶处理以及甲壳素改性等。本发明制备的麦秸秆改性材料具有以下优点：(1)不涉及化学改性，工艺过程绿色、环保;(2)制备的麦秸秆改性材料纯天然，可降解;(3)对废水溶液中铅离子的吸附能力强，每克麦秸秆改性材料可吸附820毫克的铅离子，是常规化学改性麦秸秆材料的5～8倍。本发明制备的麦秸秆改性材料既可用于水处理厂含铅离子废水处理，也可用于家用净水器，市场前景广阔。
权利要求书
1.一种去除废水中铅离子的麦秸秆改性材料的制备方法，其特征在于：
1)清洁麦秸秆：将麦秸秆漂洗、烘干;
2)麦秸秆粉碎：将清洁后的麦秸秆置于粉碎机中，粉碎成粒径为20～100 目的颗粒;
3)纤维素酶处理：将粉碎后的麦秸秆置于纤维素酶溶液中1～3小时，取出， 用去离子水洗净，干燥，得酶处理的麦秸秆;其中纤维素酶的活力为1000U/g， 纤维素酶溶液的溶剂为去离子水，质量浓度为1%～5%，每克麦秸秆施入纤维素 酶按活力计为1～50U/g;
4)甲壳素改性：将酶处理的麦秸秆置于甲壳素溶液中10～30分钟，取出， 置于干燥箱中，于60～80℃干燥3～6小时，冷却，用去离子水洗净，干燥，得 麦秸秆改性材料;其中，甲壳素溶液的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、 四氢呋喃之一种，质量浓度为0.1%～5%。
说明书
一种去除废水中铅离子的麦秸秆改性材料的制备方法
技术领域
本发明属于水处理材料技术领域，具体涉及一种去除废水中铅离子的麦秸秆改性材料 的制备方法。
背景技术
含铅废水来自各种电池车间、选矿厂、石油化工厂等。电池工业是含铅废水的最主要来 源，每生产1个电池至少造成铅流失4.54mg，其次是石油工业生产汽油添加剂。尽管铅不 如铜、镉常见，但它却是废水中的普通组分，尤其是电池厂在生产过程中产生大量含铅废 水，废水中铅含量超出国家标准百倍，对地下水源构成很大威胁，如果不进行处理而任意排 放，必然给环境与社会带来极大的危害。目前含铅废水的处理工艺，应用较多、较成熟可靠 的技术有：离子交换法、沉淀法、吸附法等。其中吸附法是利用吸附剂特殊的物理化学性 质，如较高的表面活性、较大的比表面积、特殊的微孔结构等。常用的吸附剂有改性膨润 土、粉煤灰、沸石、陶土、活性炭等。吸附法工艺具有除铅效率高、成本适中的特点，因此 具有良好的使用前景，特别是对一些吸附剂的改性之后处理效果更加可观。
将麦秸秆用于含铅废水的处理，主要有以下几种方法(Bioresource6(2)(2011)2161- 2287;Bioresource Technology104(2012)807–809)：(1)将麦秸秆粉碎，与膨润土等混合， 制成颗粒状水处理复合材料，这种方法成本低，但铅离子吸附能力低，吸附饱和后不能循环 再利用，造成固体废弃物二次污染;(2)将麦秸秆粉碎，用酸或碱对秸秆进行处理，破坏秸 秆表面的二氧化硅层及蜡状物，提高秸秆的比表面积，从而提高秸秆的铅离子吸附能力，这 种方法的缺点在于酸或碱处理工艺带来环境污染，废水分离净化不易，铅离子吸附能力未达 到商用化水平;(3)将麦秸秆粉碎，用酒石酸、柠檬酸等有机酸对秸秆进行改性 (Bioresource Technology99(2008)6709–6724)，在秸秆表面嫁接羧基，通过羧基对铅离子 的化学吸附，大幅度提高秸秆对铅离子的吸附能力，通常能达到100～200毫克(铅离子)/ 克(麦秸秆)，从而极大降低了含铅废水的处理成本，这种方法的缺点在于有机酸处理效率 较低，酸与秸秆的重量比为0.5～1，过量的酸破坏秸秆的结构，生成大量有机残渣，同样增 加了环境压力。
本发明的创新性在于：(1)率先对麦秸秆进行纤维素酶处理，提高了麦秸秆的比表面 积，酶处理后的溶液的主要成分是多糖，是经济价值较高的工业原料，是环境友好型工艺; (2)改性试剂为甲壳素，是一种天然有机物，所制备的麦秸秆改性材料绿色、天然，可用 于饮用水的净化，从而扩展了麦秸秆改性材料的应用领域;(3)制备的麦秸秆改性材料对铅 离子的吸附量达820mg/g，即每克麦秸秆可吸附820mg的铅离子，是常规麦秸秆改性材料 的5～8倍;(4)将吸附铅离子的麦秸秆改性材料用稀醋酸解吸附，再进行“吸附-解吸附” 工艺，可反复循环使用10次，进一步降低了麦秸秆改性材料的使用成本。
发明内容
本发明属于水处理材料领域，涉及一种去除废水中铅离子的麦秸秆改性材料的制备方 法。本发明提出的制备方法是将麦秸秆改性，具体工艺包括麦秸秆洗净、粉碎、纤维素酶 处理以及甲壳素改性等。本发明制备的麦秸秆改性材料具有以下优点：(1)不涉及化学改 性，工艺过程绿色、环保;(2)制备的麦秸秆改性材料纯天然，可降解;(3)对废水溶液 中铅离子的吸附能力强，每克麦秸秆改性材料可吸附820mg的铅离子，是常规化学改性麦 秸秆材料的5～8倍。本发明制备的麦秸秆改性材料既可用于水处理厂含铅离子废水处理， 也可用于家用净水器，市场前景广阔。
本发明提出的去除废水中铅离子的麦秸秆改性材料的制备方法，其特征在于：
1)清洁麦秸秆：将麦秸秆漂洗、烘干;
2)麦秸秆粉碎：将清洁后的麦秸秆置于粉碎机中，粉碎成粒径为20～100目的颗粒;
3)纤维素酶处理：将粉碎后的麦秸秆置于纤维素酶溶液中1～3小时，取出，用去离子水洗 净，干燥，得酶处理的麦秸秆。其中纤维素酶的活力为1000U/g，纤维素酶溶液的溶质为去 离子水，质量浓度为1%～5%，每克麦秸秆施入纤维素酶按活力计为1～50U/g;
4)甲壳素改性：将酶处理的麦秸秆置于甲壳素溶液中10～30分钟，取出，置于干燥箱中， 于60～80℃干燥3～6小时，冷却，用去离子水洗净，干燥，得麦秸秆改性材料。其中，甲壳 素溶液的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃之一种，质量浓度为 0.1%～5%。
将麦秸秆改性材料置于含铅废水中，调节溶液pH值为5～6，于20℃吸附4小时，废水 中铅离子的浓度为100～2000mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留铅离子量，得出 麦秸秆改性材料的铅离子吸附量。
将吸附铅离子的麦秸秆改性材料置于浓度为0.1M的醋酸溶液中0.5小时，过滤，洗 净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的麦秸秆改性材料;将上述再生材料置于含铅废水中， 进行铅离子吸附。如此多个循环，直至麦秸秆改性材料的铅离子吸附量小于初次吸附量的 80%。