[发明专利]一种基于生物质的污水处理多孔吸附材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于生物质的污水处理多孔吸附材料的制备方法，包括如下制备步骤：有机配体的制备：将农业废弃物经酸溶液或碱液浸泡，进而水洗中和；将预处理得到的生物质原料中加入复合纤维素酶溶液进行生物降解，得到用于MOFs材料制备的小分子多糖配体；将制备得到的配体溶液与碱金属盐溶液进行混合，配体与金属离子摩尔比为1～30：1～50，并将甲醇或乙醇蒸汽缓慢扩散进溶液中，生长出晶体后，通过乙醇洗涤数次。本发明所制备的基于生物质原料的具有超大比表面积的多孔吸附材料，能够消耗部分污染物，在减少环境负担的同时还能达到“以废治废”的效果；用本发明提供的方法原材料价廉易得，工艺简单、反应条件温和、适合规模化生产。

技术领域

本发明属于纳米复合材料和环境污染治理领域，具体涉及一种用于污水吸附及无害化处理的生物质多孔吸附材料的制备方法。

背景技术

水是人类赖以生存的基本条件，但在过去几十年里，由于人类活动，人口增长，城市化、工业化和无限制使用天然水资源导致全球水质受到严重污染。水资源的污染以及污水的排放是近年来亟待解决的全球性环保问题。水体中有毒污染物的浓度升高导致人类的健康受到威胁，因此开发一种强有力的、经济上可行的、环境友好的废水处理方法迫在眉睫。

目前我国年用水总量己突破6000亿立方米，人均水资源量只有2100立方米，仅为世界人均水平的28% 。全国年平均缺水量500 多亿立方米，三分之二的城市缺水，北方有9个省市人均占水量还不到500立方米，远不到国际规定的最低标准（1000立方米），被列为世界贫水国之一。而随着社会经济的快速发展，目前我国污水量已经达到820亿吨，年增长为20亿吨，每天污水排放量达到2亿吨。由于水污染控制的相对滞后，受污染的水体逐年增长，加剧了水资源的短缺。丽中国迅速进行的工业化、城市化，不可避免地会加快水污染速度。其中绝大部分污水未经有效处理丽排人江河湖海。全国90% 以上的城市水域受到不同程度的污染，近50%的重点城镇的集中饮用水不符合取水标难。因此，水污染控制领域迫切需要解决，将具有重要的环保意义。

矿治、化工、电子、仪表、机械制造等工业生产过程中排出大量的含重金属的废水，含有重金属（如含镉、镍、汞、锌等）的废水是对自然环境污染最严重以及对人类危害最大的工业废水之一。重金属在自然界中一般不易消失，不能分解破坏，只能转变其物化形态和转移其存在位置，它们能通过食物链丽被富集:重金属除直接作用于人体引起疾病外，还可能促进慢性病的发展。因此对重金属污水的处理刻不容缓。含有重金属的污水的有效处理成为现阶段清洁化可持续发展首要解决的技术问题。Cr（VI）是目前污染水体中常见的重金属之一，主要来源于冶金、机械、电镀、制革、医药、染料和化工等工业所排放的“三废”。Cr（VI）具有致癌和致突变能力，即使在低浓度下也具有相当高的毒性，而且Cr（VI）容易迁移，也具有很强的氧化能力，对环境具有很大的危害。

传统的废水处理的物理化学方法主要有离子交换法、石灰软化法、砂过滤、沉淀、萃取、超滤、反渗透、电渗析、活性炭吸附等方法。这些传统的方法有一定的应用局限性，存在处理效率低、运行条件严格、成本高、产生二次污泥及其处置费用高昂、难再生利用等问题。在污水处理中，主要是将废水通过装有吸附剂的设备，废水中的一些有害离子与吸附剂的其他离子或基团交换而留在吸附剂上从而被除去，吸附剂则通过再生来恢复交换能力。目前应用比较多的为无机类吸附剂。无机类吸附剂主要有氧化锆、粉煤灰、氢氧化铝、天然沸石、改性分子筛、活性氧化镁、蛇纹石、活性氧化铝、羟基磷灰石，载铝离子、铝土矿、聚合铝盐、活化铝，二氧化钛、硅胶负载二氧化钛等。一般来说，一种好的载体应具备以下条件：（1）可提供较高的比表面积；（2）对污水中的污染物有较好的吸附作用；（3）有固定的物理形状，便于最终的两相分离；（4）本身稳定性高，呈化学惰性，不会被氧化或还原。