[发明专利]一种复合磁性生物炭吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合磁性生物炭吸附剂及其制备方法和应用，包括：将电炉粉尘研磨后过筛，置于75‑105ºC条件烘干得到预处理后的电炉粉尘；将稻壳通过洗涤、干燥、破碎、过筛得到预处理后的稻壳；①取预处理后的电炉粉尘，加入酸和去离子水后，在油浴锅中65‑95℃下磁力搅拌30‑60 min，过滤后取滤液备用；②在所得的滤液中加入碱和预处理的稻壳,搅拌后过滤取滤渣，将过滤得到的滤渣置于85‑105℃的烘箱中干燥至恒重；③将步骤②得到的滤渣过筛后，在惰性气体下煅烧，冷却后洗涤至中性，烘干至恒重后过筛，即得，其收得率在80%以上、六价铬离子去除率能达到75%以上。

技术领域

本发明涉及污水吸附剂的制备方法，属于固体吸附剂领域，具体是涉及一种复合磁性生物炭吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

水是人类和其他生物体生存及繁衍所需的重要资源。工业飞速发展、人口数量激增及农业活动的变化等导致能够利用的水资源急剧减少，严重威胁人类的生存和发展。来自冶金、电镀、印刷和电池制造等行业产生的工业产生的废水带来的危害是世界范围内均需面临的巨大难题，受到国际诸多研究者的重视。与有机污染物不同，污水中重金属不能被微生物降解，因此可以在土壤、水和食物链中以有毒水平积累。重金属主要包括金（Au）、银（Ag）、铜（Cu）、铁（Fe）、汞（Hg）、铅（Pb）、镉（Cd）和铬（Cr）等，一旦这些重金属在体内积累到一定程度，就可能对人体的生理生化功能产生直接影响。例如， Hg和Pb会影响神经系统的发育，并可能导致皮肤损伤。六价铬离子被列为致癌重金属之一，具有毒性大、难以去除的特征，世界卫生组织(WHO)、欧盟、美国和中国饮用水标准规定的六价铬离子最高可接受水平分别为50 µg/L、50 µg/L、100 µg/L和50 µg/L。因此探索有效和高效去除污水中重金属的方法至关重要。

化学沉淀法、反渗透法、离子交换法和光催化法是常规的用于处理重金属污染水体的方法，但上述方法都存在一些缺陷。如化学沉淀法会会产生具有污染的重金属有毒污泥，会对环境产生二次危害，反渗透法属于膜过滤技术的一种，具有较好的去除效率，但是处理水量较小且成本较为昂贵。离子交换成本高，不利于大规模应用，光催化法需要的光催化剂制备过程复杂且成本昂贵，限制其发展。吸附法是一种成本低、易于应用、环保的去除水生环境中重金属的方法，它的吸附性能高、反应条件温和、可再生等特性使其具有应用潜力。常用的吸附剂包括纳米材料、活性炭、石墨烯吸附剂及一些复合材料。近年来，生物炭除了具有大比表面积、丰富孔隙结构和官能团、好的化学稳定性、低制备成本等特点，在吸附剂制备领域受到了研究者的青睐。然而原始生物炭对重金属离子的吸附运载存在一些缺点，如去除效率低、吸附选择性差、难以进行二次回收等，而通过适当的改性手段可以改善生物炭的吸附特性。

发明内容

为解决上述问题，本发明使用生物炭和电炉粉尘为原料，通过制备得到具有高吸附特性以及易回收的吸附剂实现对污水中重金属的高效去除。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。

本发明的目的之一在于提供一种复合磁性生物炭吸附剂制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤I、电炉粉尘预处理：

将电炉粉尘利用球磨机进行研磨后过筛，置于75-105ºC条件烘干，得到预处理后的电炉粉尘；

步骤II、稻壳预处理：

将收集来的稻壳通过洗涤和干燥后，经过破碎机破碎，过筛得到预处理后的稻壳；

步骤III、复合磁性生物炭吸附剂的制备：

①取预处理后的电炉粉尘，加入酸和去离子水后，在油浴锅中65-95 ^oC下磁力搅拌30-60 min，过滤后取滤液备用；