[发明专利]一种低成本的生物吸附剂的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附剂的制作方法，尤其是涉及一种低成本的生物吸附剂的制作方法，属于资源化利用农业副产物，用于吸附去除水体中的合成染料这一技术领域。

背景技术

人工合成染料是一种具有致癌、致畸、致突变的环境污染物质。染料的存在，一方面会降低水体的透光率，从而影响水生生物的生长，另一方面，其污染的水若被人误饮用，短期内会导致腹泻、恶心等症状，长期饮用则会造成更为严重的危害。目前，世界合成染料每年的产量达到7 × 10⁵吨，仅仅含有染料的印染废水排放量即可达到1.5 × 10⁸ m³，而亚洲又占到世界总排放量的一半以上。

鉴于严峻的染料污染现状，多种染料去除技术得到较为深入的研究。在这些染料去除技术中，吸附技术是最常用也是最简单的技术。目前研究最多也是应用最广的吸附材料是活性炭材料。但是活性炭具有难以克服的缺陷，即价格较高，回收不易，难以被大规模的使用。所以，相当多研究人员将视线转向了低成本吸附材料的筛选制作。基于生物的吸附材料是低成本吸附材料的重要来源，近年来，多种生物吸附材料尤其是基于原始植物体的生物吸附材料（如植物的皮壳等）得到了较为广泛的研究。然而，这类材料虽然廉价，但普遍存在的问题是吸附能力较为低下，难以运用于实际废水处理之中。所以寻找对染料具有较好吸附潜力的生物材料，以及通过合适的方法提高生物材料的吸附能力，成为目前研究人员的重要关注点。

目前科研人员主要采取化学修饰的方法对各种原始吸附材料进行修饰，以提高其对某些特定污染物的吸附能力。比如采用硫酸碳化、硝酸/盐酸酸化、氢氧化钠皂化，以及使用一些具有一定毒性的复杂有机化学物质进行修饰等。这些化学方法一方面在本质上违背了制作低成本的环境友好的吸附材料的初衷，经过这些处理，成本大幅提升，毫无经济竞争力可言；另一方面，有些化学修饰生物吸附剂在制作过程中使用的化学药品本身具有毒性或强腐蚀性，在生产和使用过程中可能会产生环境风险。需要特别指出的是，绝大多数材料即使经过这些代价颇高的化学修饰，其染料吸附能力也很难提高到理想水平。以吸附亚甲基蓝（MB）为例，只有个别材料经化学修饰后，其最大吸附能力高于500 mg/g，极少化学修饰生物吸附剂能达到商品化活性炭的吸附能力。所以，无论是在吸附能力方面还是在环境友好性方面，绝大多数现存的化学修饰生物材料无法与商品化活性炭竞争。此外，为数不多的吸附能力较高的化学修饰吸附材料又往往因为制作繁难，环境负面影响较大或材料获取不易而难以推广使用。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于：一方面资源化利用生物质资源，从而降低其不当处置而可能产生的环境风险；另一方面提供一种高效（Efficient）、廉价（Economical）、易得（Easy-produced）、环境友好（Environmental-friendly）的生物吸附剂的制作方法，为将其大规模运用于染料废水处理过程中提供技术支持。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种低成本的生物吸附剂的制作方法，其特征在于，首先选取容易获得、存量较大的芝麻秸秆（Sesamum indicum L.）为原材料，然后对原材料进行化学修饰，在芝麻秸秆的表面形成大量的羧基功能基团，从而对阳离子染料产生优良的吸附效果。

进一步，所述的对原材料芝麻秸秆处理的具体过程为：

（1）芝麻秸秆的采集：选取地上部10-50 cm的芝麻秸秆，然后将芝麻秸秆制作成0.1-0.5cm的小块，用去离子水对芝麻秸秆小块进行反复洗涤，直到洗涤浸出液变为无色为止；

（2）制备原始生物材料A：将步骤（1）洗涤后的芝麻秸秆小块在60°C的温度条件烘干24小时，然后粉碎，过60目筛，将过筛后的生物材料置于120°C烘箱中活化2小时，得到原始生物材料A；

（3）制备生物材料A₁：称取步骤（2）制备的原始生物材料A 20g，置于200mL、浓度为0.4-1.0 M的柠檬酸溶液中，形成密闭体系，并将该密闭体系置于70°C的烘箱中反应2小时，得到生物材料A₁；

（4）制备生物材料A₂：将步骤（3）制备的生物材料A₁在3000rpm条件下离心分离3-5分钟，将分离得到的固体材料置于70°C烘箱中烘干16小时，然后将烘干后的固体材料利用植物粉碎机进行粉碎，得到生物材料A₂；