本發(fā)明涉及污染處理技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種利用谷物殼制備的重金屬吸附劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
重金屬原義是指比重大于5的金屬(密度大于4.5克每立方厘米的金屬)，包括金、銀、銅、鐵、鉛等。重金屬污染與其他有機(jī)化合物的污染不同。不少有機(jī)化合物可以通過自然界本身物理的、化學(xué)的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解。
目前中國由于在重金屬的開采、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進(jìn)入大氣、水、土壤引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。如隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃?，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。
重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，會(huì)造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會(huì)造成很大的危害，例如，日本發(fā)生的水俁病(汞污染)和骨痛病(鎘污染)等公害病，都是由重金屬污染引起的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種成本低效果顯著的利用谷物殼制備的重金屬吸附劑，本發(fā)明采用谷物殼作為吸附劑的主要原料，通過纖維素酶和堿水處理，制成的谷物殼粉與改性膨潤土、改性硅藻土協(xié)同作用對重金屬離子具有顯著的吸附作用，再與羽毛粉、海藻粉、寡聚糖、殼聚糖進(jìn)行螯合形成大分子，被硅膠和樹脂緊緊吸附，達(dá)到有效去除重金屬離子的效果，本發(fā)明能顯著去除污水中的重金屬離子，對于去除污水中的重金屬離子具有顯著效果；
本發(fā)明還提供一種利用谷物殼制備的重金屬吸附劑的制備方法，其中谷物殼經(jīng)過纖維素酶酶解后再經(jīng)過堿水處理，大分子被酶解成小分子，比表面積增加，顯著提高對重金屬離子吸附能力，硅膠和樹脂經(jīng)過高壓噴霧形成小顆粒硅膠樹脂對于大分子的吸附能力顯著提高。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
一種利用谷物殼制備的重金屬吸附劑，所述利用谷物殼制備的重金屬吸附劑主要由以下重量份材料制成：谷物殼35-68份、甲殼素3-10份、改性膨潤土3-8份、改性硅藻土5-10份、海藻粉8-12份、羽毛粉3-8份、檸檬酸5-10份、寡聚糖5-8份、殼聚糖5-8份、硅膠20-30份、樹脂20-30份。
優(yōu)選的是，所述利用谷物殼制備的重金屬吸附劑主要由以下重量份材料制成：谷物殼52份、甲殼素8份、改性膨潤土6份、改性硅藻土8份、海藻粉9份、羽毛粉5份、檸檬酸8份、寡聚糖6份、殼聚糖7份、硅膠26份、樹脂25份。
優(yōu)選的是，所述改性膨潤土由以下方法制成：將膨潤土加入2倍重的去離子水，再加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)ph至11-12后，加入10-15％有機(jī)硅油，球磨20-30分鐘后，置于煅燒爐中溫度升高至300-450℃，煅燒1-4小時(shí)后，取出冷卻至室溫，再加入等體積濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù)95％乙醇，球磨20-30分鐘點(diǎn)火燃燒至乙醇燒盡，再干燥得到所述改性膨潤土。
優(yōu)選的是，所述改性硅藻土由以下方法制成：將硅藻土加入2倍重的去離子水，加入檸檬酸調(diào)節(jié)ph至3-5，球磨20-30分鐘后，靜置20-30分鐘，再加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)ph至11-12后，球磨20-30分鐘后，置于煅燒爐中溫度升高至300-450℃，煅燒1-4小時(shí)后，取出冷卻至室溫得到所述改性硅藻土。
本發(fā)明還提供一種所述的利用谷物殼制備的重金屬吸附劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
步驟一、將谷物殼干燥后，粉碎過100目篩子，得到谷物殼粉，將谷物殼粉加入等重量的水后，加入1-2％重纖維素酶，靜置1-2小時(shí)后，過濾后加入ph為11-12的堿水，浸泡2-4小時(shí)后，離心過濾漂洗至ph為中性，干燥后得到處理過的谷物殼粉；
步驟二、將硅膠與樹脂混合后加熱至熔融狀態(tài)后，攪拌30分鐘，后采用氮?dú)饨?jīng)過高壓噴頭噴霧分散后立即冷卻得到硅膠樹脂顆粒，其中高壓的壓力為100-200mpa；
步驟三、將處理過的谷物殼粉、硅膠樹脂顆粒、甲殼素、改性膨潤土、改性硅藻土、海藻粉、羽毛粉、檸檬酸、寡聚糖以及殼聚糖混合后，加入等體積去離子水，攪拌混合均勻后，通入二氧化碳20mg/l，干燥后得到所述重金屬吸附劑。
本發(fā)明至少包括以下有益效果：
本發(fā)明采用谷物殼作為吸附劑的主要原料，通過纖維素酶和堿水處理，制成的谷物殼粉與改性膨潤土、改性硅藻土協(xié)同作用對重金屬離子具有顯著的吸附作用，再與羽毛粉、海藻粉、寡聚糖、殼聚糖進(jìn)行螯合形成大分子，被硅膠和樹脂緊緊吸附，達(dá)到有效去除重金屬離子的效果，本發(fā)明能顯著去除污水中的重金屬離子，對于去除污水中的重金屬離子具有顯著效果，本發(fā)明添加的改性膨潤土加入有機(jī)硅后通過煅燒后在采用乙醇燃燒，顯著提高膨潤土的孔隙度，使得空隙均勻，膨潤土的比表面積的顯著增大，提高重金屬離子吸附性；
本發(fā)明還提供一種利用谷物殼制備的重金屬吸附劑的制備方法，其中谷物殼經(jīng)過纖維素酶酶解后再經(jīng)過堿水處理，大分子被酶解成小分子，比表面積增加，顯著提高對重金屬離子吸附能力，硅膠和樹脂經(jīng)過高壓噴霧形成小顆粒硅膠樹脂對于大分子的吸附能力顯著提高。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
具體實(shí)施方式
結(jié)合下面實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
本發(fā)明實(shí)施例其中1份為1kg
實(shí)施例1
一種利用谷物殼制備的重金屬吸附劑，所述利用谷物殼制備的重金屬吸附劑主要由以下重量份材料制成：谷物殼35份、甲殼素3份、改性膨潤土3份、改性硅藻土5份、海藻粉8份、羽毛粉3份、檸檬酸5份、寡聚糖5份、殼聚糖5份、硅膠20份、樹脂20份。
其中，所述改性膨潤土由以下方法制成：將膨潤土加入2倍重的去離子水，再加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)ph至11后，加入10％有機(jī)硅油，球磨20分鐘后，置于煅燒爐中溫度升高至300℃，煅燒1小時(shí)后，取出冷卻至室溫，再加入等體積濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù)95％乙醇，球磨20分鐘點(diǎn)火燃燒至乙醇燒盡，再干燥得到所述改性膨潤土。
所述改性硅藻土由以下方法制成：將硅藻土加入2倍重的去離子水，加入檸檬酸調(diào)節(jié)ph至3，球磨20分鐘后，靜置20分鐘，再加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)ph至11后，球磨20分鐘后，置于煅燒爐中溫度升高至300℃，煅燒1小時(shí)后，取出冷卻至室溫得到所述改性硅藻土。
所述的利用谷物殼制備的重金屬吸附劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將谷物殼干燥后，粉碎過100目篩子，得到谷物殼粉，將谷物殼粉加入等重量的水后，加入1％重纖維素酶，靜置1小時(shí)后，過濾后加入ph為11的堿水，浸泡2小時(shí)后，離心過濾漂洗至ph為中性，干燥后得到處理過的谷物殼粉；
步驟二、將硅膠與樹脂混合后加熱至熔融狀態(tài)后，攪拌30分鐘，后采用氮?dú)饨?jīng)過高壓噴頭噴霧分散后立即冷卻得到硅膠樹脂顆粒，其中高壓的壓力為100mpa；
步驟三、將處理過的谷物殼粉、硅膠樹脂顆粒、甲殼素、改性膨潤土、改性硅藻土、海藻粉、羽毛粉、檸檬酸、寡聚糖以及殼聚糖混合后，加入等體積去離子水，攪拌混合均勻后，通入二氧化碳20mg/l，干燥后得到所述重金屬吸附劑。
實(shí)施例2
一種利用谷物殼制備的重金屬吸附劑，所述利用谷物殼制備的重金屬吸附劑主要由以下重量份材料制成：谷物殼68份、甲殼素10份、改性膨潤土8份、改性硅藻土10份、海藻粉12份、羽毛粉8份、檸檬酸10份、寡聚糖8份、殼聚糖8份、硅膠30份、樹脂30份。
其中，所述改性膨潤土由以下方法制成：將膨潤土加入2倍重的去離子水，再加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)ph至12后，加入15％有機(jī)硅油，球磨30分鐘后，置于煅燒爐中溫度升高至450℃，煅燒4小時(shí)后，取出冷卻至室溫，再加入等體積濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù)95％乙醇，球磨30分鐘點(diǎn)火燃燒至乙醇燒盡，再干燥得到所述改性膨潤土。
所述改性硅藻土由以下方法制成：將硅藻土加入2倍重的去離子水，加入檸檬酸調(diào)節(jié)ph至5，球磨30分鐘后，靜置30分鐘，再加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)ph至12后，球磨30分鐘后，置于煅燒爐中溫度升高至450℃，煅燒4小時(shí)后，取出冷卻至室溫得到所述改性硅藻土。
所述的利用谷物殼制備的重金屬吸附劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將谷物殼干燥后，粉碎過100目篩子，得到谷物殼粉，將谷物殼粉加入等重量的水后，加入2％重纖維素酶，靜置2小時(shí)后，過濾后加入ph為12的堿水，浸泡4小時(shí)后，離心過濾漂洗至ph為中性，干燥后得到處理過的谷物殼粉；
步驟二、將硅膠與樹脂混合后加熱至熔融狀態(tài)后，攪拌30分鐘，后采用氮?dú)饨?jīng)過高壓噴頭噴霧分散后立即冷卻得到硅膠樹脂顆粒，其中高壓的壓力為200mpa；
步驟三、將處理過的谷物殼粉、硅膠樹脂顆粒、甲殼素、改性膨潤土、改性硅藻土、海藻粉、羽毛粉、檸檬酸、寡聚糖以及殼聚糖混合后，加入等體積去離子水，攪拌混合均勻后，通入二氧化碳20mg/l，干燥后得到所述重金屬吸附劑。
實(shí)施例3
一種利用谷物殼制備的重金屬吸附劑，主要由以下重量份材料制成：谷物殼52份、甲殼素8份、改性膨潤土6份、改性硅藻土8份、海藻粉9份、羽毛粉5份、檸檬酸8份、寡聚糖6份、殼聚糖7份、硅膠26份、樹脂25份。
其中，所述改性膨潤土由以下方法制成：將膨潤土加入2倍重的去離子水，再加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)ph至11后，加入12％有機(jī)硅油，球磨25分鐘后，置于煅燒爐中溫度升高至400℃，煅燒3小時(shí)后，取出冷卻至室溫，再加入等體積濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù)95％乙醇，球磨25分鐘點(diǎn)火燃燒至乙醇燒盡，再干燥得到所述改性膨潤土。
所述改性硅藻土由以下方法制成：將硅藻土加入2倍重的去離子水，加入檸檬酸調(diào)節(jié)ph至4，球磨25分鐘后，靜置25分鐘，再加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)ph至12后，球磨25分鐘后，置于煅燒爐中溫度升高至420℃，煅燒2小時(shí)后，取出冷卻至室溫得到所述改性硅藻土。
所述的利用谷物殼制備的重金屬吸附劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將谷物殼干燥后，粉碎過100目篩子，得到谷物殼粉，將谷物殼粉加入等重量的水后，加入2％重纖維素酶，靜置1小時(shí)后，過濾后加入ph為11的堿水，浸泡3小時(shí)后，離心過濾漂洗至ph為中性，干燥后得到處理過的谷物殼粉；
步驟二、將硅膠與樹脂混合后加熱至熔融狀態(tài)后，攪拌30分鐘，后采用氮?dú)饨?jīng)過高壓噴頭噴霧分散后立即冷卻得到硅膠樹脂顆粒，其中高壓的壓力為160mpa；
步驟三、將處理過的谷物殼粉、硅膠樹脂顆粒、甲殼素、改性膨潤土、改性硅藻土、海藻粉、羽毛粉、檸檬酸、寡聚糖以及殼聚糖混合后，加入等體積去離子水，攪拌混合均勻后，通入二氧化碳20mg/l，干燥后得到所述重金屬吸附劑。
試驗(yàn)：采用實(shí)施例1-3的重金屬吸附劑，對某污水處理廠的污水取樣3000l，污水含鎘離子20.8mg/l，鉛離子32.5mg/l，將3000l的污水樣品分成3組a，b，c，分別對應(yīng)加入實(shí)施例1-3的重金屬吸附劑200g，攪拌處理3小時(shí)后，過濾回收重金屬吸附劑，測試處理的污水，鎘離子nd，鉛離子nd，回收的重金屬吸附劑可再重復(fù)利用。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的實(shí)施例。