申請(qǐng)日2013.10.12

　　公開(kāi)(公告)日2015.02.18

　　IPC分類(lèi)號(hào)B01J20/20; C02F1/28; B01J20/30

　　摘要

　　本發(fā)明公開(kāi)了一種鋸末制備酸性廢水吸附劑的方法，經(jīng)過(guò)前處理、微波氧化活化處理、碳化處理、改性處理、后處理后制備得到用于酸性廢水的吸附劑。本發(fā)明公開(kāi)使用廉價(jià)的鋸末作為原料，制備得到具有高吸收性能的吸附劑，能夠?qū)λ嵝詮U水污染得到良好得到防止，并具備良好的再生性能。由于鋸末中相比較于秸稈具有更高含量的木質(zhì)素，本發(fā)明使用微波氧化活化的方式降低木質(zhì)素的含量，增加吸附劑的吸附活性位。經(jīng)過(guò)三甲胺醇和環(huán)氧丙烷改性后的吸附劑具有較強(qiáng)的吸附酸性物質(zhì)的能力。本發(fā)明的方法得到的吸附劑產(chǎn)品，由于反應(yīng)過(guò)程精確控制，選擇最優(yōu)的工藝參數(shù)，具有良好的吸附效果，能夠?qū)�廢水中的酸性污染物進(jìn)行有效的凈化，取得了良好的技術(shù)效果。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種鋸末制備酸性廢水吸附劑的方法，包括如下步驟：

　　(1)前處理：將鋸末在烘箱中于65-80℃下干燥處理24-48h，將干燥的鋸末在粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目分樣篩，取分樣篩篩下鋸末使用蒸餾水洗滌4-7次，之后使用真空泵抽濾直至濾液變澄清，得到的鋸末再在烘箱中于56-65℃干燥64-128h，得到前處理后的鋸末;

　　(2)微波氧化活化處理：將步驟(1)得到的鋸末加入到次氯酸鈉水溶液中，攪拌，然后再加入氯化鈉，繼續(xù)攪拌，形成混合液，再加入酸性溶液調(diào)整混合液的pH為1.5-3，繼續(xù)攪拌3-5h;鋸末同次氯酸鈉水溶液的質(zhì)量用量比例是10-30：500-2000，其中次氯酸鈉水溶液的濃度是0.01-0.2mol/L，氯化鈉的加入量與鋸末的質(zhì)量比為0.1-0.8:100-260，之后將混合液放入微波爐中進(jìn)行氧化活化反應(yīng);微波功率為650-1000W，反應(yīng)時(shí)間為30-600min，反應(yīng)結(jié)束后，將混合液煮沸1-3h，冷卻至室溫，調(diào)節(jié)pH至6.5-7.5，然后離心分離，所得固體使用蒸餾水洗滌3-5次，在烘箱中于56-65℃干燥36-48h后得到微波氧化活化處理后的鋸末;

　　(3)碳化處理：將步驟(2)的微波氧化活化處理后的鋸末加入到溶有檸檬酸的水中形成混合液，將混合液加入反應(yīng)釜中，密封，通入氮?dú)?0-30min將反應(yīng)釜內(nèi)部殘余氣體排出，再將進(jìn)氣和出氣閥門(mén)擰緊后，開(kāi)啟磁力攪拌裝置進(jìn)行攪拌，并通冷卻水保護(hù)磁力攪拌裝置;水熱碳化反應(yīng)的溫度為230-320℃，反應(yīng)時(shí)間為36-48小時(shí)，將反應(yīng)后的混合液自然冷卻后并濾去液體，將過(guò)濾所得固體使用蒸餾水洗滌3-5次后真空干燥，得到碳化處理后的固體產(chǎn)物;所述溶有檸檬酸的水中的檸檬酸的濃度為0.3-0.5g/L，所述真空干燥的真空度為0.09-0.1mbar;

　　(4)改性處理：向步驟(3)碳化處理后的固體產(chǎn)物加入三甲胺醇溶液和環(huán)氧丙烷，進(jìn)行反應(yīng)，其中三甲胺醇溶液的質(zhì)量濃度為35-45%，碳化處理后的固體產(chǎn)物與三甲胺醇溶液的質(zhì)量用量比例是3-5：6-10;碳化處理后的固體產(chǎn)物與環(huán)氧丙烷的質(zhì)量用量比是4-5:1-2;反應(yīng)溫度為60-70℃，反應(yīng)時(shí)間為4-6h;反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)整混合液的pH為6.3-7.6，之后靜置36-48h，然后離心分離，使用蒸餾水清洗3-6次，在烘箱中于60-65℃干燥68-120h后得到改性處理后的固體產(chǎn)物;

　　(5)后處理：向改性處理后的固體產(chǎn)物中加入0.1-0.3mol/LNaOH溶液至混合液的pH值為10.6-11.5，攪拌1-5小時(shí)，然后抽濾并用蒸餾水清洗至洗出液為中性，最后將抽濾所得固體在50℃下干燥至恒重，即得酸性廢水吸附劑產(chǎn)品。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種鋸末制備酸性廢水吸附劑的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種吸附劑的制備，尤其涉及一種鋸末制備酸性廢水吸附劑的 方法。

　　背景技術(shù)

　　酸雨是工業(yè)高度發(fā)展而出現(xiàn)的副產(chǎn)物，由于人類(lèi)大量使用煤、石油、天然 氣等化石燃料，燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué) 反應(yīng)，形成硫酸或硝酸氣溶膠，或?yàn)樵�、雨、雪、霧捕捉吸收，降到地面成為 酸雨。硫酸和硝酸是酸雨的主要成分，約占總酸量的90%以上，我國(guó)酸雨中硫 酸和硝酸的比例約為10∶1。酸雨可導(dǎo)致土壤酸化、使非金屬建筑材料(混凝 土、砂漿和灰砂磚)表面硬化水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。酸 雨導(dǎo)致水體酸化后，破壞了水體原本的環(huán)境，使得水體中的生物遭到破壞，甚 至消亡。

　　此外，根據(jù)我國(guó)環(huán)保部門(mén)的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)各類(lèi)礦山廢水排放量大約為每年25 億m3，約占全國(guó)工業(yè)廢水排放量的10%，其中酸性礦山廢水，由于酸性強(qiáng)、排 量大、含有大量可溶態(tài)的有毒金屬離子和SO42-，成為礦山開(kāi)采過(guò)程中最為嚴(yán)重 的環(huán)境問(wèn)題之一。酸性礦山廢水的來(lái)源通常認(rèn)為是在煤礦和各類(lèi)金屬礦的開(kāi)采 過(guò)程中，含硫化物礦石暴露在空氣中被氧化，經(jīng)過(guò)雨水和選礦水的淋洗后逐漸 形成含有大量H+、SO42-和一些有毒金屬元素的廢水。此廢水極有可能隨雨水進(jìn) 入溪流、堤壩中，進(jìn)而污染河流和地下水，造成地區(qū)性的生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題。為 此，許多國(guó)家相繼投入了大量的人力、物力去研究尋找酸性礦山廢水的源頭控 制技術(shù)和處理方法。考慮到酸性礦山廢水中重金屬的危害大，后果嚴(yán)重，所開(kāi) 發(fā)的廢水處理技術(shù)大多是針對(duì)重金屬的去除，如沉淀法、膜分離法以及吸附法。

　　現(xiàn)有技術(shù)存在一些對(duì)防止酸性水體污染的方法，例如使用堿液中和，開(kāi)發(fā) 適應(yīng)性強(qiáng)的細(xì)菌等等。但是，使用堿性中和會(huì)帶來(lái)二次污染，使用細(xì)菌消除酸 性物質(zhì)也存在周期長(zhǎng)，耐候性差等問(wèn)題。且現(xiàn)有技術(shù)中的方法普遍較為昂貴， 不利于大規(guī)模的水體污染治理。

　　鋸末，是指在進(jìn)行木材加工時(shí)因?yàn)榍懈疃鴱臉?shù)木上散落下來(lái)的樹(shù)木本身的 沫狀木屑�，F(xiàn)在鋸末被用于開(kāi)發(fā)許多有益于人們生產(chǎn)和生活的產(chǎn)品，對(duì)于鋸末 的利用已經(jīng)有所開(kāi)發(fā)。我國(guó)每年的鋸末產(chǎn)生量非常巨大，但是現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi) 有一個(gè)行之有效的處理方法。

　　現(xiàn)有技術(shù)中，CN1613970A公開(kāi)了一種鋸末燒制木炭的配方，將鋸末通過(guò) 不完全燃燒炭化，炭化后的鋸末配以適量的纖維素混合攪拌，炭化鋸末與纖維 素混合拌勻后，加入適量的水再次攪拌均勻，處理后的原料裝入模具加壓成型， 制成炭塊，將炭塊送至干燥室，烘干，烘干后的炭塊即可做為木炭使用。該方 法導(dǎo)致鋸末的利用率較低，且能耗較高。

　　CN102696876A將核桃殼鋸末放入蒸汽壓力容器內(nèi)，在80～150℃的 溫度下加熱40～60分鐘，通過(guò)蒸汽中的水份軟化核桃殼鋸沫的微粒，使核 桃殼鋸末中的核桃仁的微粒油脂化，然后取出核桃鋸末，堆放至少5厘米以上 的高度，再加溫至60～100℃，烘烤至干燥，用吸收油脂性小的容器包裝、 存放制成。該方法限定了與特定的鋸末，不能夠延伸至一般的鋸末。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種由價(jià)格低廉的鋸末制備酸性污水吸 附劑的方法，該方法制備的吸附劑能夠有效的吸附水體中的酸性物質(zhì)，具有良 好的再生性能，再生后活性不變。

　　一種鋸末制備酸性廢水吸附劑的方法，其特征在于，包括如下步驟：

　　(1)前處理：將鋸末在烘箱中于65-80℃下干燥處理24-48h，將干燥的鋸 末在粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目分樣篩，取分樣篩篩下鋸末使用蒸餾水洗滌4-7 次，之后使用真空泵抽濾直至濾液變澄清，得到的鋸末再在烘箱中于56-65℃ 干燥64-128h，得到前處理后的鋸末;

　　(2)微波氧化活化處理：將步驟(1)得到的鋸末加入到次氯酸鈉水溶液 中，攪拌，然后再加入氯化鈉，繼續(xù)攪拌，形成混合液，再加入酸性溶液調(diào)整 混合液的pH為1.5-3，繼續(xù)攪拌3-5h;鋸末同次氯酸鈉水溶液的質(zhì)量用量比例 是10-30：500-2000，其中次氯酸鈉水溶液的濃度是0.01-0.2mol/L，氯化鈉的 加入量與鋸末的質(zhì)量比為0.1-0.8:100-260，之后將混合液放入微波爐中進(jìn)行 氧化活化反應(yīng);微波功率為650-1000W，反應(yīng)時(shí)間為30-600min，反應(yīng)結(jié)束后， 將混合液煮沸1-3h，冷卻至室溫，調(diào)節(jié)pH至6.5-7.5，然后離心分離，所得固 體使用蒸餾水洗滌3-5次，在烘箱中于56-65℃干燥36-48h后得到微波氧化活 化處理后的鋸末;

　　(3)碳化處理：將步驟(2)的微波氧化活化處理后的鋸末加入到溶有檸 檬酸的水中形成混合液，將混合液加入反應(yīng)釜中，密封，通入氮?dú)?0-30min將 反應(yīng)釜內(nèi)部殘余氣體排出，再將進(jìn)氣和出氣閥門(mén)擰緊后，開(kāi)啟磁力攪拌裝置進(jìn) 行攪拌，并通冷卻水保護(hù)磁力攪拌裝置;水熱碳化反應(yīng)的溫度為230-320℃， 反應(yīng)時(shí)間為36-48小時(shí)，將反應(yīng)后的混合液自然冷卻后并濾去液體，將過(guò)濾所 得固體使用蒸餾水洗滌3-5次后真空干燥，得到碳化處理后的固體產(chǎn)物;所述 溶有檸檬酸的水中的檸檬酸的濃度為0.3-0.5g/L，所述真空干燥的真空度為 0.09-0.1mbar;

　　(4)改性處理：向步驟(3)碳化處理后的固體產(chǎn)物加入三甲胺醇溶液和 環(huán)氧丙烷，進(jìn)行反應(yīng)，其中三甲胺醇溶液的質(zhì)量濃度為35-45%，碳化處理后 的固體產(chǎn)物與三甲胺醇溶液的質(zhì)量用量比例是3-5：6-10;碳化處理后的固體 產(chǎn)物與環(huán)氧丙烷的質(zhì)量用量比是4-5:1-2;反應(yīng)溫度為60-70℃，反應(yīng)時(shí)間為 4-6h;反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)整混合液的pH為6.3-7.6，之后靜置36-48h，然后離心 分離，使用蒸餾水清洗3-6次，在烘箱中于60-65℃干燥68-120h后得到改性 處理后的固體產(chǎn)物;

　　(5)后處理：向改性處理后的固體產(chǎn)物中加入0.1-0.3mol/L NaOH溶液至 混合液的pH值為10.6-11.5，攪拌1-5小時(shí)，然后抽濾并用蒸餾水清洗至洗出 液為中性，最后將抽濾所得固體在50℃下干燥至恒重，即得酸性廢水吸附劑產(chǎn) 品。

　　本發(fā)明公開(kāi)的一種鋸末制備酸性廢水吸附劑的方法，使用廉價(jià)的鋸末作為 原料，制備得到具有高吸收性能的吸附劑，能夠?qū)λ嵝詮U水污染得到良好得到 防止，并具備良好的再生性能。由于鋸末中相比較于秸稈具有更高含量的木質(zhì) 素含量，本發(fā)明使用微波氧化活化的方式降低木質(zhì)素的含量，增加吸附劑的吸 附活性位。經(jīng)過(guò)三甲胺醇和環(huán)氧丙烷改性后的吸附劑具有較強(qiáng)的吸附酸性物質(zhì) 的能力。本發(fā)明的方法得到的吸附劑產(chǎn)品，由于反應(yīng)過(guò)程精確控制，選擇最優(yōu) 的工藝參數(shù)，具有良好的吸附效果，能夠?qū)�廢水中的酸性污染物進(jìn)行有效的凈 化，取得了良好的技術(shù)效果。