[发明专利]一种马来酰化木质纤维室温制备重金属离子吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质化学和可再生资源利用领域，尤其涉及一种马来酰化木质纤维室温制备重金属离子吸附剂的方法。

背景技术

木质纤维具有产量大、价格低、可再生、再生周期短、可生物降解、环境友好等诸多优点。随着工业社会的发展，石油等不可再生资源日益短缺，同时工业发展引发的环境污染问题也日益受到关注，由木质纤维等可再生资源转化获得高热值能源、新型工业原料、精细化学品、食品、药物及饲料等，已经不可避免地成为今后发展的趋势，很多国家特别是发达国家已经把木质纤维等可再生资源的转化利用列为经济和社会发展的重大战略。

近几十年来，重金属污染负荷的与日俱增和危害性引起了世界各国环境学者的关注。电镀、选矿和制革等许多工业排放的废水、废气和废渣常常会导致水环境的重金属污染。重金属离子具有两个显著的特性：一是化学性质稳定，不能被微生物降解，因而长期有害；另一个是极易通过生物链成千上万倍的富集，对生物和人体健康造成严重威胁。有些重金属离子还会在微生物作用下转化为毒性更强的有机物，如汞可在微生物作用下转化为甲基汞，20世纪50年代日本发生的震惊世界的水俣病就是由甲基汞污染引起的。可降解重金属离子吸附剂的研制一直都是环境治理的重点问题。

木质纤维必将成为未来最重要的工业原料之一。尽管木质纤维具有一定的重金属离子吸附能力，但活性组分含量较少，吸附能力较差。木质纤维含有大量的羟基，这些羟基易于化学改性，通过化学改性可在木质纤维中引入金属吸附能力强的活性基团，如羧基、巯基、磷酸根、硫酸根、胺基等，制备具有可生物降解的重金属离子吸附剂。目前生物质基重金属离子吸附剂大多采用木质纤维单一组分，需要预先对木质纤维进行组分分离，且制备过程采用较高的温度，对设备和能源要求较高。

目前，尚未见有木质纤维室温均相改性制备重金属离子吸附剂的相关研究报道。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种马来酰化木质纤维室温制备重金属离子吸附剂的方法，该方法可在室温均相条件下制备木质纤维重金属离子吸附剂。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种马来酰化木质纤维室温制备重金属离子吸附剂的方法，包括以下工艺步骤：

（1）将干燥的木质纤维球磨，得到木质纤维粉末；

（2）将步骤（1）制备的木质纤维粉末加入溶剂体系，在常温下搅拌3～8h，得到木质纤维溶液；

（3）将马来酸酐加入步骤（2）制备的木质纤维溶液，在隔绝潮气的干燥密闭容器中常温搅拌0.5～5h，使马来酸酐与木质纤维在溶剂体系中发生反应，得反应混合液，其中马来酸酐与木质纤维质量比为（1:2）～（6:1）；

（4）将步骤（3）所得反应混合液倒入30～50倍体积的再生试剂中，充分搅拌使产物沉淀出来，分离并洗涤，经冷冻干燥得到的木质纤维衍生物重金属离子吸附剂。

步骤（1）中所述木质纤维为禾本科木质纤维原料或木材木质纤维原料中的一种；其中，所述的禾本科木质纤维原料为蔗渣或秸秆中的一种；

步骤（2）中所述溶剂体系为二甲基亚砜/1-甲基咪唑（DMSO/NMI）溶剂体系或二甲基亚砜/氯化锂（DMSO/LiCl）溶剂体系中的一种；其中，所述的二甲基亚砜/1-甲基咪唑溶剂体系中DMSO与NMI体积比优选为2:1，所述的二甲基亚砜/氯化锂溶剂体系中DMSO与LiCl重量比优选为25:2；

步骤（2）中所述的木质纤维粉末与溶剂体系的质量体积比（mg/mL)为（20:1）～（50:1）；

步骤（4）中所述的再生试剂为乙醇、异丙醇或水中的一种；

步骤（4）中所述的分离为过滤分离或离心分离中的一种；所述的过滤分离优选为经0.2μm膜过滤，所述的离心分离优选为离心转速10000rpm，离心时间30min；

步骤（4）中所述的洗涤优选为用乙醇、异丙醇或水中的一种进行洗涤；

步骤（4）中所述的冷冻干燥的冷冻温度优选为-40℃。

一种重金属离子吸附剂由上述方法制备获得。

本发明采用的吸附剂制备方法在木质纤维溶解、改性及重金属吸附过程均采用常温处理，无需加热，降低了设备要求和能耗；选用木质纤维为原料制备可降解生物质基重金属离子吸附剂，可以实现木质纤维的高效利用，为工业生产生物质新材料提供了理论依据和技术支撑。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1.本发明采用的马来酰化木质纤维室温制备重金属离子吸附剂的方法，无需对木质纤维进行组分分离，简化了工艺流畅，降低了生产成本，实现了木质纤维全组分综合利用；