一種利用甜高粱秸稈發酵生產乙醇的殘渣吸附重金屬離子的方法
2023-06-14 07:38:16 1
一種利用甜高粱秸稈發酵生產乙醇的殘渣吸附重金屬離子的方法
【專利摘要】本發明公開了屬於廢物資源化及環境保護【技術領域】的一種了利用甜高粱秸稈發酵生產乙醇的殘渣作為吸附材料去除重金屬離子的方法。本發明的方法以甜高粱秸稈經過乙醇發酵後的剩餘殘渣應用於含重金屬離子的廢水處理。本發明中的材料無需合成，預處理過程簡單，無特定設備要求，廉價易得，且實現廢物再利用；用以處理重金屬廢水高效快速，且無二次汙染，在地下水和重金屬廢水處理領域有著廣闊的應用前景。
【專利說明】—種利用甜高粱秸稈發酵生產乙醇的殘渣吸附重金屬離子的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用甜高粱秸杆發酵生產乙醇的殘渣吸附重金屬離子的方法，屬於廢物資源化及環境保護【技術領域】。
【背景技術】
[0002]重金屬離子廣泛存在於礦業廢水、冶煉廢水、電鍍廢水和化工廢水中，在天然環境中長期能存在，生物體內富集濃縮，即使濃度很低也可產生毒性，破壞生物體內正常生理代謝活動，給生命帶來嚴重威脅。重金屬無論使用何種處理方法都不能將其降解，只可以改變其化合物種類或化合價態，吸附作為一種可適用於大規模低濃度重金屬廢水的處理方法受到廣泛關注。
[0003]吸附方法的核心在於吸附劑的選擇，吸附材料要求吸附能力強、化學穩定性好、易再生且價廉易得。傳統吸附劑如活性炭等價格貴、使用壽命低、操作費用高等缺點，而生物質類吸附材料因其廉價易得，且可實現廢物再利用，得到研究者更多的重視。
[0004]甜高粱秸杆是一種易於種植、產量較高的農作物，在我國資源非常豐富，研究者逐漸拓寬了其資源化的途徑，其中將甜高粱秸杆應用於發酵乙醇具備廣闊的前景，現已大規模應用。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種利用甜高粱秸杆發酵生產乙醇的殘渣吸附重金屬離子的方法。
[0006]傳統固態發酵只利用秸 杆中還原性糖分，保留了其中的纖維素、半纖維素、木質素成分和骨架結構，且發酵後殘渣比表面積孔隙率有所增加，因此其具有潛在吸附的重金屬離子能力。
[0007]為了達到本發明目的，本發明的技術方案是:
[0008]一種利用甜高粱秸杆發酵生產乙醇的殘渣吸附重金屬離子的方法，將甜高粱秸杆發酵生產乙醇的殘渣作為吸附劑，用於吸附廢水中的重金屬離子。
[0009]殘餘的秸杆殘渣呈酸性，且表面含有雜質，浸入水中溶出有機物及色度。甜高粱秸杆發酵生產乙醇的殘渣作為吸附劑前進行預處理，所述預處理為:將殘渣用水浸泡和洗滌，在60°C下烘乾，過40目篩。
[0010]本發明的方法本具有以下優點:1、材料無需合成，預處理過程簡單，無特定設備要求，廉價易得，且實現廢物再利用；2、用以處理重金屬廢水高效快速，且無二次汙染，在地下水和重金屬廢水處理領域有著廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1秸杆發酵殘渣吸附劑的形貌。[0012]圖2秸杆發酵殘渣去除鉻離子的性能。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。
[0014]經分析，甜高粱秸杆發酵生產乙醇的殘渣組成如下:纖維素佔總成分的49%，半纖維素佔26%,木質素佔20%,灰分佔5%,表面還有多種官能團。通過掃描電鏡觀察,稻杆表面凹凸不平，且附著大量釀酒酵母，比表面積和孔隙率較未發酵的原料有一定提高，如圖1所
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[0015]本發明以銅離子代表重金屬陽離子汙染物進行吸附研究。
[0016]將一定量吸附劑的放入反應瓶內，將含有重金屬離子的反應液注入，混勻振蕩，定時取樣。
[0017]以發酵殘渣為吸附劑用於銅離子吸附研究，實驗步驟如下:
[0018](I)配製初始濃度為50mg/L銅離子溶液，以20mL玻璃試劑瓶為反應瓶，反應瓶中稱取0.1g吸附劑，並加入15mL溶液，吸附反應在空氣浴搖床中進行，溫度為30°C，轉速為150rpmo
[0019](2)定時取樣，樣品用0.22 μ m的微孔濾膜過濾後，採用原子吸收分光光度計測定銅離子的濃度。
[0020]以發酵殘渣為吸附劑用於鉻離子吸附研究，實驗步驟如下: [0021](I)取初始濃度為50mg/L鉻離子(六價鉻)溶液，調節pH為2.0。以20mL玻璃試劑瓶為反應瓶，反應瓶中稱取0.1g吸附劑，並加入15mL溶液，吸附反應在空氣浴搖床中進行，溫度為30°C，轉速為150rpm。
[0022](2)定時取樣，樣品用0.22 μ m的微孔濾膜過濾後，以紫外分光光度計測定六價鉻離子濃度。
[0023]實施例1
[0024]量取15mL初始濃度為50mg/L銅離子溶液，調節溶液的初始pH = 6，加入含有0.1g吸附劑的反應瓶，於30°C，150rpm下反應50min，取樣分析，經計算吸附劑的吸附容量為1.7mg/g。
[0025]實施例2
[0026]量取15mL初始濃度為50mg/L銅離子溶液，調節溶液的初始pH = 6，加入含有0.1g吸附劑的反應瓶，於30°C，150rpm下反應lOOmin，取樣分析，經計算吸附劑的吸附容量為1.9mg/g0
[0027]實施例3
[0028]量取15mL初始濃度為50mg/L銅離子溶液，調節溶液的初始pH = 5，加入含有0.1g吸附劑的反應瓶，於30°C，150rpm下反應lOOmin，取樣分析，經計算吸附劑的吸附容量為
1.48mg/g0
[0029]實施例4
[0030]量取15mL初始濃度為50mg/L銅離子溶液，調節溶液的初始pH = 4，加入含有0.1g吸附劑的反應瓶，於30°C，150rpm下反應lOOmin，取樣分析，經計算吸附劑的吸附容量為
0.94mg/g。[0031]實施例5
[0032]量取15mL初始濃度為50mg/L鉻離子溶液(以重鉻酸鉀配製)，調節pH為2.0，加入含有0.1g吸附劑的反應瓶，於30°C，150rpm下反應，在不同時間取樣分析。附圖2給出了秸杆發酵殘渣吸附鉻離子的情況。吸附500min左右達到平衡。
【權利要求】
1.一種利用甜高粱秸杆發酵生產乙醇的殘渣吸附重金屬離子的方法，其特徵在於:將甜高粱秸杆發酵生產乙醇的殘渣作為吸附劑，用於吸附廢水中的重金屬離子。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:甜高粱秸杆發酵生產乙醇的殘渣作為吸附劑前進行預處理，所述預處理為: 將殘渣用水浸泡和洗滌，在60°C下烘乾，過40目篩。
【文檔編號】B09B3/00GK103466741SQ201310397769
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月4日 優先權日:2013年9月4日
【發明者】王建龍, 董婧 申請人:清華大學