酸解製備生物質吸附劑的製作方法
2023-06-25 14:51:31
專利名稱：酸解製備生物質吸附劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及吸附劑，尤其涉及一種酸解製備生物質吸附劑。
技術背景隨著經濟發展的同時，我國有機微汙染(如PAHs、 PCBs、芳香硝基化合物) 日趨嚴重，其中痕量的有機汙染物常具高生物積累性、"三致"效應，而且當前的 處理技術難以有效去除此類有機汙染物，對人群健康構成嚴重威脅。尋找經濟 高效、適合於有機汙染處理的新型吸附劑已成為了環境科學與工程領域關注的 焦點之一，其中涉及活性炭、有機黏土、三油酸甘油酯-活性炭複合吸附劑等， 但對環境友好的生物吸附劑的開發和應用幾乎沒有。生物吸附劑(biosorbent)最早被用來吸附廢水中的重金屬離子，所以傳統 定義為具有從重金屬廢液中吸附分離重金屬能力的生物質及其衍生物。早期的 生物吸附劑主要指微生物，如放線菌、酵母菌、黴菌以及藻類，後來拓展到動 植物碎片等無生命的生物質。與其他吸附劑相比，生物吸附劑的原料取自於自 然或者人類廢棄的生物質，來源豐富，綠色環保，且具有成本低廉的優勢，因 此引起了國內外研究者的廣泛關注。目前公開發表的生物吸附劑，絕大部分均 用於吸附重金屬。國內關於生物吸附劑的專利已公開19個，其中18個均用於 重金屬的吸附，1個用於吸附空氣中的多環芳烴。隨著研究的深入和技術的發展， 生物吸附劑的應用範圍逐漸被拓廣，近來也被用於石油、染料、殺蟲劑等難降 解有機物的分離和富集。國外已有專利採用細菌和酵母作為生物吸附劑處理石 油類汙染水，使用松果等生物質處理染料廢水等等。然而常規的生物吸附劑都 沒有經改性而直接使用，吸附處理效果有限，特別是處理有機汙染物。生物質包括農業生物質，如稻草、小麥秸、玉米秸、豆秸、油菜秸、棉花 秸類植物秸稈。目前，我國每年產生6億多噸農業秸稈，其中80%左右被廢棄或 燃燒，不僅浪費了大量能源，嚴重汙染大氣，危害人民群眾健康，許多地區廢棄 的秸稈己成為一種公害，亟待解決。研究表明，只需要經過簡單處理，生物質 的吸附效果能顯著提高，可開發成生物質吸附劑，用於處理廢水中有機汙染物， 實現廢棄物資源化，達到"以廢治廢"目標。 發明內容本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種酸解製備生物質吸附劑。 酸解製備生物質吸附劑的方法包括如下步驟1) 乾燥、粉碎廢棄生物質，過篩20-100目；2) 將過篩生物質投加在0.5-6.0 mol/L的鹽酸溶液中酸解，其中生物質的重 量百分含量為1-10%，酸解溫度為70-100°C，酸解時間為1-12小時，經洗滌、 過濾、烘乾、粉碎、過篩20-100目，得到生物質吸附劑。所述的生物質為廢棄果皮、秸稈、稻殼、花生殼、松針、木屑、樹皮、樹 木枯枝、玉米芯或廢棄茶葉。所述的酸解溫度為80-95°C，酸解時間為4-8小時。 酸解製備生物質吸附劑用於吸附有機汙染物。所述的有機汙染物為多環芳烴、多氯聯苯、二噁英、有機氯農藥、硝基化 合物、苯系物或爆炸物。酸解製備生物質吸附劑的使用方法是按照0.01-0.1%重量百分含量的比例投 加上述生物質吸附劑至反應器中，攪拌30-120分鐘，沉澱。所述的廢水處理後的生物質吸附劑經脫水、晾乾後，於200-350'C和限制氧 氣下再生1-6小時。本發明屬於農副產品廢物的二次資源化，其顯著優點在於製備材料源自天 然、儲量豐富、無毒害作用，製備流程簡單、成本低廉，吸附材料的淨化效果 顯著，吸附處理後，易回收再生利用。
具體實施方式
本發明的原理為以非活體生物質為原料，通過酸性改性，去除其中極性組 分如纖維素和半纖維素，暴露出強的吸附點位(芳香組分)和吸附相(脂肪組 分)，提高生物質吸附劑的吸附性能，應用於高效吸附處理飲用水源或廢水中的 有機汙染物。 實施例1(1) 乾燥、粉碎秸杆廢棄生物質，過篩20目；(2) 將100g過篩後的廢棄生物質投加到反應器，加入1L的0.5 mol/L鹽酸 溶液，於7(TC溫度下酸解1小時，處理後的產物經洗滌、過濾、烘乾、粉碎、 過篩20目，則製得生物質吸附劑SB-1。實施例2(1) 乾燥、粉碎秸杆廢棄生物質，過篩IOO目；(2) 將100g過篩後的廢棄生物質投加到反應器，加入10L的6.0 mol/L鹽 酸溶液，於100。C溫度下酸解6小時，處理後的產物經洗滌、過濾、烘乾、粉碎、 過篩100目，則製得生物質吸附劑SB-2。實施例3(1) 乾燥、粉碎秸杆廢棄生物質，過篩50目；(2) 將100g過篩後的廢棄生物質投加到反應器，加入4L的3.0 mol/L鹽酸 溶液，於IO(TC溫度下酸解12小時，處理後的產物經洗滌、過濾、烘乾、粉碎、 過篩50目，則製得生物質吸附劑SB-3。實施例4(1) 乾燥、粉碎果皮廢棄生物質，過篩IOO目；(2) 將100g過篩後的廢棄生物質投加到反應器，加入5L的6.0 mol/L鹽酸 溶液，於100'C溫度下酸解6小時，處理後的產物經洗滌、過濾、烘乾、粉碎、 過篩100目，則製得生物質吸附劑SB-4。實施例5(1) 乾燥、粉碎樹皮廢棄生物質，過篩IOO目；(2) 將100g過篩後的廢棄生物質投加到反應器，加入5L的6.0 mol/L鹽酸 溶液，於100'C溫度下酸解6小時，處理後的產物經洗滌、過濾、烘乾、粉碎、 過篩100目，則製得生物質吸附劑SB-5。實施例6(1) 乾燥、粉碎松針廢棄生物質，過篩IOO目；(2) 將100g過篩後的廢棄生物質投加到反應器，加入5L的6.0 mol/L鹽酸 溶液，於100'C溫度下酸解6小時，處理後的產物經洗滌、過濾、烘乾、粉碎、 過篩100目，則製得生物質吸附劑SB-6。實施例7(1) 乾燥、粉碎茶葉廢棄生物質，過篩IOO目；(2) 將100g過篩後的廢棄生物質投加到反應器，加入5L的6.0 mol/L鹽酸 溶液，於10(TC溫度下酸解6小時，處理後的產物經洗滌、過濾、烘乾、粉碎、 過篩100目，則製得生物質吸附劑SB-7。實施例8取2.5mg生物質吸附劑(如BS-l~BS-7)與10mL的菲溶液(土水比約為1: 4000)加入10mL的樣品瓶中，25。C下振蕩2小時。菲的濃度範圍0.001-1.0 )ig/mL。實驗測得菲的去除率>99%。 實施例9取1 mg生物質吸附劑(如BS-l BS-7)與100mL的二惡英溶液(土水比 為l: 100000)加入10mL的樣品瓶中，25'C下振蕩2小時，二惡英的去除率>99%。 實施例10取1 mg生物質吸附劑(如BS-l BS-7)與10mL的多氯聯苯溶液(土水比 為l: 10000)加入10mL的樣品瓶中，25。C下振蕩2小時，多氯聯苯的去除率 >99%。 實施例11取10mg生物質吸附劑(如BS-l BCS-7)與10mL的硝基苯溶液(土水比 為1: 1000)加入10mL的樣品瓶中，25'C下振蕩24小時(吸附達到平衡)。硝 基苯的濃度範圍0-1600 pg/mL。實驗測得硝基苯的去除率大於95%。其中硝基 苯的最高吸附量可達180mg/g。 實施例12取廢水處理後的吸附有PAHs的生物質吸附劑(如BS-l BS-7),經濾幹後， 於300'C和限制氧氣條件下處理6小時，得到再生的生物質吸附劑，同時熱分解 被吸附的有機汙染物；回收的生物質吸附劑重新用於有機廢水處理，效果不降 低。實施例12取廢水處理後的吸附有PAHs的生物質吸附劑(如BS-l BS-7),經濾幹後， 於34(TC和限制氧氣條件下處理4小時，得到再生的生物質吸附劑，同時熱分解 被吸附的有機汙染物；回收的生物質吸附劑重新用於有機廢水處理，效果不降 低。實施例13取廢水處理後的吸附有硝基類芳香化合物的生物質吸附劑(如BS-l BS-7)， 經濾幹後，於30(TC和限制氧氣條件下處理4小時，得到再生的生物質吸附劑， 同時熱分解被吸附的有機汙染物；回收的生物質吸附劑重新用於有機廢水處理， 效果不降低。 實施例13取廢水處理後的吸附有PCBs的生物質吸附劑(如BS-l BS-7),經濾幹後， 於40(TC和限制氧氣條件下活化處理3小時，回收生物碳質吸附劑，同時熱分解 被吸附的有機汙染物；回收後的生物碳質吸附劑重新用於有機廢水處理，效果 不降低。
權利要求
1.一種酸解生物質吸附劑的製備方法，其特徵在於包括如下步驟1)乾燥、粉碎廢棄生物質，過篩20-100目；2)將過篩生物質投加在0.5-6.0mol/L的鹽酸溶液中酸解，其中生物質的重量百分含量為1-10％，酸解溫度為70-100℃，酸解時間為1-12小時，經洗滌、過濾、烘乾、粉碎、過篩20-100目，得到生物質吸附劑。
2. 根據權利要求1所述的一種酸解生物質吸附劑的製備方法，其特徵在於 所述的生物質為廢棄果皮、秸稈、稻殼、花生殼、松針、木屑、樹皮、樹木枯 枝、玉米芯或廢棄茶葉。
3. 根據權利要求1所述的一種酸解生物質吸附劑的製備方法，其特徵在於 所述的酸解溫度為80-95°C，酸解時間為4-8小時。
4. 一種如權利要求1所述方法酸解製備生物質吸附劑的用途，其特徵在於 用於吸附有機汙染物。
5. 根據權利要求4所述的一種酸解製備生物質吸附劑的用途，其特徵在於 所述的有機汙染物為多環芳烴、多氯聯苯、二噁英、有機氯農藥、硝基化合物、 苯系物或爆炸物。
6. —種如權利要求1所述方法酸解製備生物質吸附劑的使用方法，其特徵 在於按照0.01-0.1%重量百分含量的比例投加上述生物質吸附劑至反應器中，攪 拌30-120分鐘，沉澱。
7. 根據權利要求6所述的一種酸解製備生物質吸附劑的使用方法，其特徵 在於所述的廢水處理後的生物質吸附劑經脫水、晾乾後，於200-35(TC和限制氧 氣下再生1-6小時。
全文摘要
本發明公開了一種酸解製備生物質吸附劑。包括如下步驟(1)乾燥、粉碎廢棄生物質，過篩20-100目；(2)將過篩後的廢棄生物質投加到反應器，加入0.5-6.0mol/L的鹽酸溶液，生物質的重量百分含量為1-10％；(3)於70-100℃溫度下酸解1-12小時，處理後的產物經洗滌、過濾、烘乾、粉碎、過篩20-100目，則製得生物質吸附劑；(4)製得的生物質吸附劑用於去除廢水或飲用源水中的持久性有機汙染物，處理後的生物質吸附劑在200-400℃和限氧條件下再生回用。本發明屬於農副產品廢物的二次資源化，其顯著優點在於製備材料源自天然、儲量豐富、無毒害作用，製備流程簡單、成本低廉，吸附材料的淨化效果顯著，吸附處理後，易回收再生利用。
文檔編號B01J20/30GK101306356SQ20081006262
公開日2008年11月19日 申請日期2008年6月27日 優先權日2008年6月27日
發明者李雲桂, 陳再明, 陳寶梁 申請人:浙江大學