[发明专利]一种玉米芯的改性方法、产品、及其应用

说明书

技术领域

本发明属于改性材料技术领域，具体涉及一种玉米芯的改性方 法、产品、及其应用。

技术背景

我国作为农业大国，玉米产量每年可达1.1～1.3亿吨,每年可以 副产玉米芯2000万吨。然而玉米芯的资源并没有得到很好的利用， 大多数是被白白烧掉，造成很大的浪费,玉米芯作为一种富含植物纤 维的农业废弃品,具有经济有效性以及环保性等特点，所含的丰富的 纤维素和木质素可通过改性，成为价格低廉、制备方法简易的吸附材 料。

中国专利2015101295885公开了一种以NaHSO₃和(NH₄)₂S₂O₈为 引发剂制备的玉米芯改性材料制备方法。中国专利201210544428.3， 公开了将玉米屑用硫酸铵溶液浸泡后，加入N,N-二甲基甲酰胺、二 乙醇胺、强碱等，在20-80℃反应，然后洗涤制得改性玉米芯。中国 专利2015107604990，公开了利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，是 将玉米芯烘干煅烧粉碎，然后加浓硫酸和硝酸溶液，在80-120℃反 应后制得。上述改性方法主要利用不同的化学试剂在一定条件下改变 材料的表面结构形状或者增加材料表面的活性基团的数量以提高吸 附能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米芯的改性方法、产品、及其应用。

本发明是利用化学改性方法在高温干燥的条件和磷酸的作用下增 加玉米芯颗粒表面上的活性基团，并使颗粒的表面形成不平整、多孔 状的结构，从而使得玉米芯同时具备优秀的物理吸附和化学性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种玉米芯的改性方法，步骤为：

(1)将玉米芯切碎后混合自来水捣碎，将碎渣用自来水清洗、浸 泡，去除悬浮细小物质与可溶性物质，过滤后在室温下风干，过0.5mm 筛得到干燥的玉米芯粉；

(2)按照固液比1:5～1:10的体积比将干燥的玉米芯粉与磷酸溶 液混合均匀，在40℃水浴中浸泡2h，过滤，得到玉米芯磷酸混合物；

(3)将玉米芯磷酸混合物在30～70℃温度条件下烘干2～5h， 再在110～150℃温度条件下烘干1.5～4h，得到烘干物料；

(4)将烘干物料用去离子水反复清洗为PH＝7的中性物料；

(5)将中性物料在30～50℃温度条件下烘干，所得的材料为改 性的玉米芯。

进一步地，所述的磷酸溶液的浓度为1～2mol/L。

所述的玉米芯粉与磷酸溶液按照固液比1:8的体积比。

步骤(3)所述的玉米芯磷酸混合物在40～60℃温度条件下烘干 3～4h，再在120～140℃温度条件下烘干2～3h。

本发明还公开了一种玉米芯改性产品，是按照上述方法制备获得 的。

更近一步地，本发明还公开了玉米改性产品在制备水体污染物吸 附剂上的应用。

本发明首先将高纤维含量的玉米芯粉碎浸泡，以去除可溶性物 质，降低水溶性成分对改性的影响，并避免水溶性杂质如蛋白质、可 溶性糖等对吸附溶液进行二次污染；然后与磷酸溶液混合后在40℃ 水浴中浸泡2h，其中磷酸为中强酸，具有较强脱水性，可使植物纤 维素分子复合体部分溶解，磷酸中的磷酸根基团可以嫁接在纤维素分 子上，增加表面的活性基团，本发明优选浓度为1～2mol/L的磷酸， 当采用低于此范围值的磷酸进行改性会导致改性效果不佳，而采用高 于此范围值的磷酸溶液进行改性则会增加后续步骤4的负担；烘干后 洗涤至PH＝7，主要是由于在ph<7的情况下，溶液中的氢离子会与在 水中易阳离子存在的孔雀石绿产生竞争吸附，而孔雀石绿会在碱性液 中沉淀出色素碱。所以控制在PH＝7；)然后在30～50℃温度条件下 烘干改性，实验数据证明经过磷酸高温改性之后的材料对孔雀石绿的 吸附性能要更好，相同的条件下改性材料吸附率比未改性的要平均高 出24％～40％。

本发明工艺制备的改性玉米芯，同时具有类似活性炭的物理吸附 性能以及优秀的化学吸附性能，与改性前的玉米芯材料进行对比，吸 附性能大大提升。