申請日2014.10.22

　　公開(公告)日2015.04.15

　　IPC分類號B01J20/20; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/30

　　摘要

　　本發明公開了一種去除廢水中鎘的吸附劑制備及應用方法，屬于固廢資源利用技術和環境污染修復技術領域。吸附劑為水葫蘆質生物炭，其制作步驟為：將無污染水域中水葫蘆除雜風干后，干燥粉碎成粉末，置于氣氛爐中限氧熱解250℃～450℃，于終溫保持一個小時，待冷卻到室溫后取出，即獲得水葫蘆質生物炭。該水葫蘆質生物炭吸附廢水中鎘最高吸附量可達到80mg/g，應用方法為：將水葫蘆質生物炭添加到含鎘廢水中，初始鎘濃度為1～500mg/l，添加量為5g/l，反應0～24h，反應溫度為25℃，振蕩速率為150r/min。本方法吸附優勢在于本發明所公布的吸附劑原料來源廣泛、價格低廉、制備過程簡單、鎘吸附容量大。

　　權利要求書

　　1.一種去除廢水中鎘的吸附劑(水葫蘆質生物炭)制備及應用方法，其制備方法，包括：

　　(1)水葫蘆預處理：將在未污染的水域中收集到的水葫蘆除雜后風干，并待其風干后置 于鼓風干燥箱中于60℃過夜烘干，粉碎至1～2mm，裝入自封帶置于干燥箱中保存備用;

　　(2)熱解、冷卻：粉碎后的水葫蘆粉末置于氣氛爐中于常溫通氮氣20分鐘，然后以6.5 ℃/min速率升溫至250℃進行碳化，終溫保持2小時，冷卻至室溫取出，制得水葫蘆質生物 炭，整個升溫熱解過程和冷卻至室溫過程均在氮氣環境下進行。

　　2.如權利要求1所述的水葫蘆質生物炭制備方法，其特征在于，步驟(1)中的水葫蘆烘干 的溫度為60℃，過夜烘干。

　　3.如權利要求1所述的水葫蘆質生物炭制備方法，其特征在于，步驟(1)中的水葫蘆干燥 后粉碎至1～2mm。

　　4.如權利要求1所述的水葫蘆質生物炭制備方法，其特征在于，步驟(2)水葫蘆升溫速率 為6.5℃/min。

　　5.如權利要求1所述的水葫蘆質生物炭制備方法，其特征在于，步驟(2)水葫蘆熱解終溫 分別為250℃、350℃、450℃、550℃。

　　6.如權利要求1所述的水葫蘆質生物炭制備方法，其特征在于，步驟(2)水葫蘆放入氣氛 爐熱解前先通20分鐘氮氣，熱解至冷卻至室溫的過程中始終通氮氣，并且氮氣壓力維持在 0.1MPa。

　　7.如權利要求1所述的水葫蘆質生物炭制備方法，其特征在于，熱解的生物質為水葫蘆。

　　8.如權利要求1所制備的水葫蘆質生物炭應用，其特征在于，所述的水葫蘆質生物炭用于吸 附廢水中的鎘。

　　9.根據權利8所述的水葫蘆質生物炭應用，其特征在于，所述水葫蘆質生物炭吸附廢水中的 鎘，方法如下：初始鎘濃度為1～500mg/l，在25℃左右振蕩條件下，投入水葫蘆質生物炭吸 附劑，投加比例為5g/l，振蕩時間為0～24h，振蕩速率為150r/min。

　　說明書

　　一種去除廢水中鎘的吸附劑制備及應用方法

　　技術領域

　　本發明公開了一種生物質碳，屬于固廢資源利用技術和環境污染修復技術領域，尤其涉 及一種去除廢水中鎘的水葫蘆質生物炭的制備方法和應用方法。

　　背景技術

　　鎘是最有毒的重金屬之一。長期暴露在鎘環境中易引起貧血、骨質疏松、腎損壞等一系 列疾病。最新發布的第一次國家土壤污染調查顯示，鎘已經被列為我國土壤首要污染物。湖 南被稱為有色金屬之鄉，是中國水、土壤鎘污染最為嚴重的地區之一。其中，湘江沉積物的 鎘濃度高達19.42mg/kg，是全國平均值的76倍。目前，湘江流域大約有四千三百萬人口遭 受著飲用水和稻米鎘污染的威脅。因此，水、土壤鎘污染治理是一個亟待解決的環境問題。

　　生物炭是一種通過限氧熱解生物質獲得的富碳產物。生物炭前體多為農田生物廢棄物， 如稻草秸稈、甘蔗渣、牛糞等等。其原材料廣泛容易獲得且制備過程簡單，已被廣泛應用于 各種重金屬污染修復。因其具有高度發達的孔隙結構、豐富的比表面積和表面官能團的特點， 比活性炭更廉價和更高吸附容量，因此，生物炭是一種理想的廢水污染物吸附材料，可用于 氮、磷、有機物和重金屬等多種污染物的處理。

　　水葫蘆被國際自然保護聯盟列為地球上100種最具“侵略性”的植物之一，它分布廣泛、 繁殖迅速極易破壞水生生態系統，使水域缺氧而導致水質惡化，破壞漁業和水利發電。將水 葫蘆轉變為生物炭吸附廢水中的鎘，其吸附容量最高可達到80mg/g，遠遠高于活性炭和許多 已報道的其他不同生物質來源的生物炭。因此，合理地利用這種生物，將它轉變為生物碳， 是環境污染修復和固廢資源利用的雙贏策略。然而，目前以研究水葫蘆為原料制備生物炭及 其在污染環境中的應用尚未見報道。

　　發明內容

　　本發明的目的在于提供一種利用水葫蘆制備生物炭的方法及其在污染水、土壤中的應用， 該方法操作簡單易行，且獲得的生物炭產率高、對水體中的鎘吸附能力強。

　　本發明提供了一種利用水葫蘆制備生物炭的方法，包括：

　　(1)水葫蘆預處理：將在未污染的水域中收集到的水葫蘆除雜后風干，并待其風干后置 于鼓風干燥箱中于60℃過夜烘干，粉碎至1～2mm，裝入自封帶置于干燥箱中保存備用。

　　(2)熱解、冷卻：粉碎后的水葫蘆粉末置于氣氛爐中于常溫通氮氣20分鐘，然后以6.5 ℃/min速率升溫至250℃進行碳化，終溫保持2小時，冷卻至室溫取出，制得水葫蘆生物炭。 整個升溫熱解過程和冷卻至室溫過程均在氮氣環境下進行。

　　本發明還提供了一種采用所述方法制備的水葫蘆質生物炭，所述生物炭的基本性質見表 格1。

　　表1：采用所述方法制備的一種水葫蘆質生物炭基本性質

　　本發明還提供了一種采用所述方法制備的生物炭，所述的生物炭表面含豐富的管狀空隙 和各類鉀，鈣，鎂等碳酸鹽類。