一种改性花生壳粉及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及花生壳再利用技术领域，特别涉及一种改性花生壳粉及其制备方法与应用。


背景技术：

2.重金属废水一般是指化工、电子、矿冶、仪表和机械制造等工业生产过程中排出的含重金属的废水。重金属废水对环境及人类的危害极大。众所周知日本的“水俣病”就是因含汞废水污染环境后在食物链的作用下所造成的。重金属具有残留期长、不能生物降解等特征若其通过食物进入生物体内并富集，将会破坏生物的新陈代谢，对人类健康和环境构成严重威胁。重金属污染正逐渐成为全球性问题。如何有效地分离和去除与环境相关的重金属离子成为当下研究者们关注的一项重要内容。
3.常规处理重金属废水的方法有吸附法、电解法、化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、膜分离法、萃取法、蒸发浓缩法和活性炭与硅胶吸附法等。但这些方法去除不彻底、能耗高、投资运行成本高、而且可能会产生有毒污泥或其他废料。因此，寻求高效、价廉和来源广的吸附剂材料成为当前治理重金属废水的一项富有挑战性的工作。
4.我国是世界上重要的花生生产国，种植面积居世界第二位，总产量占世界花生产量的40％。在我国花生壳只有很少一部分用来制作粗饲料或燃料，其余大部分会被白白扔掉造成了资源的极大浪费，且对环境污染造成了一定的影响。不少科研工作者对花生壳的开发利用进行了大量研究，发现其可用于农业、食品、医药、化工、轻工等多种领域并有可观的研究进展。
5.花生壳中含有大量的多酚类和纤维素类物质，对花生壳的吸附性能有很大的作用。在工业领域里稍作处理可以用其吸附去除废水中的重金属离子。而对于一些复杂、顽固的吸附对象，可以通过改善花生壳纤维素结构式性在花生壳表面引入作用力更强的活性基团改善花生壳对重金属离子的吸附能力。改性制得的花生壳对于重金属离子和残存染料都有较好的脱除效果。可以加强其在处理重金属离子废水和印染行业废水方面的应用。因此，如何有效开发利用花生壳这一资源是一项很有研究意义的重要课题。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种改性花生壳粉及其制备方法与应用，以实现对花生壳这一资源的进一步开发利用，使获得的改性花生壳粉能够用于吸附含铜废水中的铜，实现对含铜废水的处理，拓展花生壳这一资源的应用范围，增加花生壳这一资源经济附加值，同时利用花生壳这一资源的易获得性、低采购成本性的特点来降低含铜废水处理成本。
7.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
8.一种改性花生壳粉的制备方法，包括如下步骤：
9.步骤s1，收取普通花生壳，并将收取的普通花生壳进行清洗、烘干；
10.步骤s2，将清洗、烘干后的普通花生壳用粉碎机粉碎，获得花生壳粉；
11.步骤s3，调配质量分数为50％的氯化锌活化剂溶液，备用；
12.步骤s4，将花生壳粉倒入到氯化锌活化剂溶液中并搅拌混合，之后，微波活化；
13.步骤s5，过滤微波活化后的含花生壳粉的氯化锌活化剂溶液，使花生壳粉与氯化锌活化剂溶液分离，之后，依次用5％～10％稀盐酸、5％～10％稀液碱和清水对分离出的花生壳粉进行清洗，直至分离出的花生壳粉的ph值呈中性，完成对花生壳粉的清洗；
14.步骤s6，将清洗好的花生壳粉烘干，获得改性花生壳粉。
15.优选的，在所述步骤s2中，花生壳粉的颗粒规格为100目。
16.优选的，在所述步骤s4中，在搅拌混合的过程中，氯化锌活化剂溶液的温度保持在10℃～20℃之间，且搅拌时长为24小时；氯化锌活化剂溶液和花生壳粉的微波活化时长为4～6小时。
17.一种改性花生壳粉，采用上述制备方法制备而得，应用在含铜废水中吸附铜。
18.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
19.本发明使用特殊工艺对花生壳进行改性处理，处理后的花生壳相比于不处理的花生壳，对铜离子的吸附能力大大提高，使得改性花生壳可用于水处理中吸附含铜废水中的铜，替代水处理过程中传统吸附药剂和物料，使得平时当做垃圾处理的花生壳变废为宝转化成可利用的物料，实现了花生壳这一资源的进一步开发利用，拓展了花生壳这一资源的应用范围，增加了花生壳这一资源经济附加值；且由于花生壳这一资源的易获得性、低采购成本性的特点，使得改性花生壳的使用，为水处理行业提供新的吸附材料选择，节省了水处理成本。
附图说明
20.图1为本发明一种改性花生壳粉的制备方法的流程图。
具体实施方式
21.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
22.如图1所示，一种改性花生壳粉的制备方法，包括如下步骤：
23.步骤s1，收取普通花生壳，并将收取的普通花生壳进行清洗、烘干；
24.步骤s2，将清洗、烘干后的普通花生壳用粉碎机粉碎，将花生壳粉碎成颗粒规格为100目的粉末，获得花生壳粉；
25.步骤s3，调配质量分数为50％的氯化锌活化剂溶液，备用；
26.步骤s4，将花生壳粉倒入到氯化锌活化剂溶液中并搅拌混合，在搅拌过程中，氯化锌活化剂溶液的温度保持在10℃～20℃之间，且搅拌时长为24小时；之后，微波活化4～6小时；
27.步骤s5，过滤微波活化后的含花生壳粉的氯化锌活化剂溶液，使花生壳粉与氯化锌活化剂溶液分离，之后，依次用5％～10％稀盐酸、5％～10％稀液碱和清水对分离出的花生壳粉进行清洗，直至分离出的花生壳粉的ph值呈中性，完成对花生壳粉的清洗；
28.步骤s6，将清洗好的花生壳粉烘干，获得改性花生壳粉。
29.一种改性花生壳粉，采用上述制备方法制备而得，应用在含铜废水中吸附铜。
30.在制备结束后，制备获得的改性花生壳粉装入密封袋中密封保存。
31.为了进一步说明，本发明中的改性花生壳粉在含铜废水中吸附铜的应用，以下将从改性花生壳粉和常规花生壳粉对铜的吸附效果对比；以及溶液ph值、改性花生壳的投加量、温度等因素做分析说明。
32.1.改性花生壳粉和常规花生壳粉对含铜废水铜金属吸附对比。
33.常温下，取相同量的改性花生壳粉和常规花生壳粉，分别与含铜浓度在100、200、300、400、500、600mg/l的废水混合，对比两种花生壳粉在不同浓度铜含量废水的吸附效果。从下表可看出，改性花生壳粉对铜的吸附效果，明显高于常规花生壳粉，基本呈翻倍的吸附量。
34.初始浓(mg/l)100200300400500600常规花生壳粉101220242832改性花生壳粉506066708396
35.2.吸附ph值对吸附量的影响:
36.室温吸附时间在10小时情况下，对比不同ph值下，改性花生壳粉对铜离子的吸附量。从下表可看出，当ph低时，改性花生壳粉对铜的吸附量也低，在ph值趋于中性时，吸附值明显升高，在ph到达6时，基本到达最大值，在ph值升到6以上再往上升时，吸附效果增量不明显，考虑到工业实际应用，ph在6左右时，改性花生壳粉对铜的吸附相对最大，物料使用最少。
37.ph值12345678910吸附量8162532404344454646
38.3.物料添加量对吸附效果的影响：
39.吸附剂的投加量对吸附效果的影响，是比较大的影响因素，为了确定投机量对吸附的影响，分别投加0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.6g的量，观察对铜的吸附效果影响。具体数据如下表：
40.投加量(g)0.10.20.30.40.50.6吸附量(mg/l)968374686562去除率(％)688789909192
41.从上表可看出，当投加量增加时，去除率呈现升高趋势，当投加量增加到0.2g之后，随着投加的增加，单位增加投加量的增长数值增加不明显。在投加量增大后，单位吸附剂的吸附量呈降低趋势。综合去除率和单位吸附量的相关数值，在投加量是0.2g时，吸附剂的单位吸附量以及重金属的去除率相对在最较大值，可以确定，改性花生壳粉的投加最合适投加量在0.2g。
42.4.温度对吸附效果的影响：
43.温度是多数物理、化学反应的一个比较关键的因素，温度的高低影响到物质的活泼型，影响反应的进行速度。分别以15℃、25℃、35℃、40℃四种室温环境，分析改性花生壳粉在不同温度下的吸附去除率。相关实验数据如下表所示：
44.温度(℃)15253540去除率(％)85887868
45.从上表数据可分析出，在25℃时，改性花生壳粉的吸附作用，铜的去除率高达88％，在温度继续升高到35℃或者40℃时，铜的去除率呈降低趋势。由此可见，改性花生壳粉吸附含铜废水最高效的温度在25℃。
46.改性花生壳粉吸附含铜废水实验，从如上各实验可得出如下结论：改性花生壳粉在粒径100目左右大小，含铜废水温度在25℃左右，ph值在6左右。铜含量在100mg/l的1l体积含铜废水，只需要添加2g改性花生壳粉做吸附剂，就能吸收废水里85％以上的铜离子。这为低含铜量大排放量特点的水处理项目提供了新的处理工艺选择。
47.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。