[发明专利]一种多功能土壤重金属污染物吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多功能土壤重金属污染物吸附剂及其制备方法，涉及重金属吸附技术领域。本发明所述吸附剂制备方法包括以下步骤:锯末或木屑粉加水制木粉悬浊液，加入溶解有TEMPO的水溶液，进行催化氧化反应，加入溶解有三聚氰胺的甲醛溶液，进行接枝及胺化反应，加入苯酚，进行酚化反应，加入环氧氯丙烷，进行交联反应，再混入活性污泥，加入聚醚多元醇、甘油、催化剂、发泡剂和水，高速搅拌进行初步发泡，再加入甲苯二异氰酸酯，高速搅拌进行聚氨酯发泡；静置固化后熟化干燥，制得吸附剂。本发明所述吸附剂的原料来源绿色环保，无毒无害，高效吸附污染土壤中重金属离子，同时兼具吸水保水，并可对土壤微生物环境进行调节。

技术领域

本发明涉及重金属吸附技术领域，具体涉及一种多功能土壤重金属污染物吸附剂及其制备方法。

背景技术

水土资源是人类赖以生存和发展的基础。但是自从人类工业化快速发展开始，土壤污染问题日益加剧，对人类生存和发展造成了极大的危害。其中工业固废和生活垃圾填埋或焚烧、采矿和冶金工业废水废气排放直接或间接导致了土壤重金属污染。重金属污染直接造成土壤-地下水双重污染，可对人和动物产生致畸、致癌和致突变作用。因此土壤重金属污染的高效经济治理刻不容缓。

吸附法利用吸附材料高比表面积、表面能，以及丰富的表面功能基团通过物理吸附或化学交换作用而将重金属离子去除的方法。吸附法是比较经济有效的土壤重金属污染物稳定吸附技术，具有污染物去除效率高、能耗低、操作简单、成本低的优势。常用的土壤重金属污染物吸附剂有无机矿物材料(如，硅藻土、膨润土、沸石及分子筛等)，有机生物质材料(如，木质纤维素、木屑、稻壳、秸秆等)，碳质吸附材料(如，活性炭、碳纳米管、石墨烯、有序介孔碳材料等)，合成树脂及合成多孔材料(如，酚醛树脂、聚丙烯腈、聚乙烯亚胺、介孔硅酸铝、季铵盐纤维素纳米纤维)。然而，现有的土壤重金属污染物吸附剂，存在吸附容量低、吸附速度慢、吸附选择性差、吸附扩散和脱附再生性能差、孔隙结构无规则且不可控、吸附工艺复杂、成本高昂、功能单一等缺陷和不足，不利于实际应用。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提出一种多功能土壤重金属污染物吸附剂及其制备方法，本发明所述吸附剂具有原料来源绿色环保，无毒无害，高效吸附污染土壤中重金属离子，同时兼具吸水保水，并可对土壤微生物环境进行调节等优点，可对工业固废和生活垃圾填埋、以及采矿和冶金工业污染土壤发挥重金属吸附、土壤改良等多种功能。

为了实现上述目的，本发明采用以下方案，

一种多功能土壤重金属污染物吸附剂制备方法，基于生物质吸附材料结合聚氨酯发泡体系制备网络互穿土壤重金属污染物吸附剂的制备方法，包括以下步骤:

(1)锯末或木屑粉加水制成木粉悬浊液，再加入溶解有TEMPO的水溶液，经催化氧化反应得浆料1；

(2)将浆料1加入溶解有三聚氰胺的甲醛溶液，经接枝及胺化反应得到浆料2；

(3)将苯酚加入到浆料2中，经酚化反应得浆料3；

(4)将环氧氯丙烷加入浆料3，经交联反应后，再混入活性污泥，得浆料4；

(5)将聚醚多元醇、甘油、催化剂、发泡剂和水加入浆料4，高速搅拌进行初步发泡，再加入甲苯二异氰酸酯，高速搅拌进行聚氨酯发泡；

(6)静置固化后熟化干燥，制得吸附剂。

进一步地，步骤(1)中，所述木粉悬浮液中，每40升水添加锯末或木屑粉1千克；所述锯末或木屑粉为60目，水为蒸馏水；所述溶解有TEMPO的水溶液中，每10升水添加25-50克的溴化钠、5-10克的TEMPO；所述TEMPO即为2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物，水为蒸馏水；所述催化氧化反应中，所述木粉悬浮液的用水体积和溶解有TEMPO的水溶液的用水体积比为4:1。