[发明专利]一种改性苎麻纤维吸附剂的制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性苎麻纤维吸附剂的制备方法与应用。具体来说，属于螯合剂改性苎麻纤维制备水处理吸附材料技术领域。

背景技术

目前中国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属等进入水中引起严重的环境污染。重金属具有富集性，很难在环境中降解，容易在水体中富集，并通过食物链传到人体中，对人体会造成很大的危害。

吸附是一种有效的去除水中重金属的方法,广泛的用于工业废水中重金属离子的去除。活性炭、石墨烯、壳聚糖和水滑石等常被用作吸附剂，但这些吸附剂大多存在不可再生和不可生物降解等问题。因此，天然材料由于可再生和生物降解性吸引了越来越多的学者对其吸附重金属的特性的研究。纤维素被认为是自然界中最丰富的可再生天然材料，因此有许多的文献研究改性纤维素对重金属的吸附特性。

苎麻，号称为“中国草”，是多年生宿根性草本植物，是重要的纺织纤维作物。各种麻类纤维中，苎麻纤维最长，强力最大，且纤维素含量高达68.6～76.2％，是世界公认的“天然纤维之王”。苎麻纤维中间有沟状空腔，管壁多孔隙，且含有较多游离的醇羟基，通过螯合反应可引入具有螯合重金属性质的基团，成为一种具有较强吸附性能的改性生物吸附剂，从而净化重金属污染废水。

发明内容

本发明的目的是制备一种改性苎麻纤维吸附剂的制备方法，采用该方法制备的吸附剂具有使用简单、吸附速度快、吸附容量大、无二次污染且能重复使用的生物吸附剂，以解决上述水中重金属污染问题。

为实现上述技术目的，本发明提供一种改性苎麻纤维吸附剂的制备方法，具体步骤为：

a、苎麻纤维原材料的去蜡质处理。

b、将去蜡质苎麻纤维置于氢氧化钠水溶液中进行碱化处理。

c、螯合剂合成酸酐反应。

d、酸酐改性苎麻纤维。

上述制备方法中，所述的苎麻纤维原材料的预处理方法是：将苎麻纤维烘干或晒干、粉碎和过50～80目筛后，加入至正己烷/乙醇(1:1,v/v)有机溶剂中，有机溶剂用量为8～20mL/1g，得到去蜡质的苎麻纤维粉末。

上述制备方法中，所述的氢氧化钠浓度为1～4mol/L。

上述制备方法中，所述的螯合剂为乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA),其合成酸酐的方法是：将21～24g螯合剂加入至含乙酸酐20～26mL和吡啶35～45mL的有机溶液中，于60～70℃下隔绝空气搅拌16～24h，过滤后用冰醋酸、乙醚冲洗，真空干燥后得所述的酸酐为乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸二酐。

上述制备方法中，所述的酸酐改性苎麻纤维的方法是：将3～6g经碱化处理的苎麻纤维粉末加入含N,N-二甲基甲酰胺25～40mL和吡啶25～40mL的有机溶液中，再加入6～12g酸酐，于70～80℃下隔绝空气搅拌14～20h，过滤后用N,N-二甲基甲酰胺、去离子水、饱和碳酸氢钠溶液、去离子水、95％的乙醇和丙酮依次冲洗所述改性玉米秸秆吸附剂，真空干燥后得所述的改性苎麻纤维吸附剂。

上述制备方法中，所述的真空干燥温度为60～80℃，时间为1～3h。

上述制备方法中，所述苎麻纤维吸附剂用于吸附废水中Cd²⁺、Pb²⁺等重金属离子。其添加量为每升废水添加1.5～3.0g，废水的温度为25～40℃。

上述制备方法中，废水Cd²⁺浓度控制在20～200mg/L，Pb²⁺浓度控制在20～300mg/L,pH控制在3～7。

本发明的有益效果是：

(1)本发明原料苎麻纤维廉价易得，来源广泛，相对于传统的重金属吸附剂，其生产工艺简单，容易操作，吸附效率高，可生物降解而且无二次污染。

(2)本发明改性效果好，吸附剂吸附容量大(对镉离子的最大吸附量为159mg/g，对铅离子的最大吸附量为274mg/g)，吸附速度快(镉离子、铅离子可在10min内达到吸附平衡)，特别适合处理高浓度重金属工业废水。

(3)本发明吸附剂解析和再生效果好，可重复使用。

附图说明

图1为实施例1制备的改性苎麻纤维吸附剂的扫描电镜图片。其中图1(a,b)为未改性的苎麻纤维微观形貌，图1(c,d)为碱化后的苎麻纤维微观形貌，图1(e,f)为改性后苎麻纤维吸附剂的微观形貌。

具体实施方式

实施例1：