[发明专利]一种氯化镁改性桉木生物炭吸附剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氯化镁改性桉木生物炭的制备方法及应用。将桉木用刀切片、清洗、干燥、粉碎过60目筛，得到桉木粉末。将粉末取20g置于锥形瓶内；取51.6mmol氯化镁于烧杯内，用200mL去离子水溶解后倒入锥形瓶后，放入振荡器中以200r/min下振荡12h。将溶液倒入烧杯内，在80℃的烘箱内蒸干，得到氯化镁处理的粉末。随后将粉末置于马弗炉中，在500℃下热解1h，升温速率为10℃/min。将所得产物研磨并过200目筛，浸泡洗涤后进行固液分离并置于80℃的烘箱中烘12h，获得氯化镁改性的生物炭。本发明利用桉木作为原材料，采用共热解制备改性生物炭，工艺简单，条件易行；改性后的复合桉木生物炭能够通过静电吸附、离子交换、络合和沉淀作用，在很大强度上增加对水溶液中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附能力。

技术领域

本发明属于环境净化技术和制备改性生物炭技术领域，涉及一种氯化镁改性桉木生物炭吸附剂的制备方法及应用，利用废弃桉木为主要材料，研究了氯化镁改性桉木生物炭炭吸附剂的制备方法及其对铅和镉的吸附应用。

背景技术

水污染仍然是当今环境治理中的一个巨大问题，由于其来源广泛，组成成分复杂，按照污染物的化学类别通常被分为无机废水和有机废水，但在实际水污染中，往往是无机和有机废水的混合，其中重金属是比较常见且对水环境影响较大的污染物。

随着社会发展对能源资源的不断挖掘，越来越多的采矿、选矿以及电镀厂等行业的兴起，导致地下水和地表水中常含有各类重金属污染物。重金属是一类容易致畸、致癌和致突变的危险废物，它们能够随水流进行迁移，能够在动植物体内进行富集，其对环境的严重污染和人类的生命健康问题不容忽视。因此，对水溶液中重金属离子的去除仍然是现今的热点问题。

随着各种水处理工艺的不断发展推进，混凝、沉淀、离子交换、膜过滤、反渗透、电解、化学还原、植物修复和吸附等已被证明可用于废水处理，其中，由于吸附法具有快速、高效率、易操作性、成本低等特点被认为是众多废水处理方法中较为优秀的一种。虽然有许多比较经典的吸附剂，包括分子筛、壳聚糖、聚合物和生物质等。但它们的可重用性低，选择性差，尤其是吸附能力低。因此，开发出对水环境净化具有高选择性和高吸附能力的新型吸附剂一直是研究焦点。

生物炭作为一种良好的吸附材料，通过农林废弃物等材料的简单热解即可制备，具有原料来源广泛，使用成本低廉的优势。此外，生物炭作为吸附材料还具有很强的离子交换能力，丰富的表面官能团，良好的孔结构，但对于重金属及其他污染物的吸附能力仍然有待提高。有研究发现生物炭经过改性后可以更加明显改善生物炭对重金属的吸附性能，因而寻找经济、高效、简单的生物炭改性方法一直是研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种氯化镁与桉木粉末共热解制备生物炭吸附剂的方法，解决未改性生物炭对重金属离子吸附性能低、选择性差、难以分离与回收等问题。共热解可以有效提高改性性能和对重金属的吸附能力，将氯化镁和桉木粉末相结合，可以解决锰氧化物在水中易聚合的问题，还有利于改善生物炭的吸附性能和分离效果。探索制备不同改性生物炭的新途径，在具有高选择性和高吸附重金属的同时，保证最佳经济效益和环境效益。本发明主要利用氯化镁与桉木粉末通过浸渍共热解的方式负载制备MnOx-桉木生物炭的方法，由此方法制备获得的氯化镁改性桉木生物炭吸附剂，在pH＝5的条件下吸附初始浓度为200mg/L Pb(Ⅱ)和100mg/L Cd(Ⅱ)溶液，平衡吸附量分别为499.98mg/g和249.83mg/g，对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)溶液的去除率均达到99％以上。整个过程操作简单、能耗低、成本低，制备出来的改性生物炭对铅镉具有良好的吸附性能，针对日益严重的重金属污染可作为一种很好的水处理吸附剂。

具体步骤为：

(1)将桉木用刀切成薄片，用去离子水清洗去掉残渣，放于烘箱内干燥后，置于粉碎机中粉碎并过60目筛，得到桉木粉末。

(2)将步骤(1)中得到的桉木粉取20g置于250mL锥形瓶内备用。