[发明专利]一种羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及纤维素改性领域，具体的说是一种羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的制备方法。

背景技术

水体中重金属污染具有“致畸、致癌、致突变”三致危害，加上其难以被生物降解，且易通过食物链浓缩，逐渐在生物体内富集，造成次生污染，最终对人类的健康造成不可逆转危害。而研究表明：螯合纤维具有特殊的官能团结构，巨大的比表面积，与重金属离子易可以形成稳定的螯合物，且螯合纤维对重金属离子的吸附具有速度快，吸附容量大等优点，在重金属废水处理及金属离子回收利用方面的发展前景极其可观。我国玉米秸秆资源丰富且纤维含量高，但由于一直没有得到合理的利用，而被就地焚烧，这不仅造成资源的浪费，还容易造成空气环境污染。如果能这些玉米秸秆进行有效的化学改性，研制成为吸附性能优良的螯合纤维，不仅为解决水体重金属污染提供新的方法，还能为玉米秸秆的综合利用开辟一条新的途径。目前，使用羧基化螯合秸秆纤维去除水体中镉离子的研究和应用未见文献报道和专利公开。

发明内容

本发明的目的是提供一种去除水体镉污染物的吸附剂——羧基化螯合秸秆纤维材料的制备方法，以及该材料在水处理中的使用方法。本发明涉及的吸附材料中，以玉米秸秆中的主要成分纤维素为改性对象，纤维素大分子每个基环上均具有三个醇羟基，这些羟基对于纤维素的改性起着关键性的影响。在羧基化过程中，纤维素的羟基先从氢键结构的束缚中暴露出来，然后被氰基所取代，再被胺基取代，最后被羧基化。本发明涉及的吸附材料对镉离子具有优良的吸附性能。

本发明提供的技术方案为：一种羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的制备方法，所述的方法具体为：将秸秆粉碎后经过超声处理后通过烯胺类化合物进行改性，然后将改性后的化合物进行羧基化，干燥即可。

在上述的羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的制备方法中，所述的烯胺类化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺中的一种或多种组合。

在上述的羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的制备方法中，所述的超声处理的方法为：

将粉碎后的秸秆粉末置于碱液、腈类混合溶液中，进行超声一段时间后浸泡即可。

在上述的羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的制备方法中，所述的碱液、腈类混合溶液中碱的浓度为0.5～5mol/L，腈类的质量浓度范围为10～60％。

在上述的羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的制备方法中，所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙，所述的腈类为丙烯腈、乙烯睛、丁烯腈。

在上述的羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的制备方法中，所述的超声频率为100～900w，超声时间10～60分钟，在温度为10～100℃的条件下浸泡时间10～240分钟。

在上述的羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的制备方法中，所述的通过烯胺类化合物进行改性的具体方法为：烯胺类质量浓度为10～90％；在温度为10～100℃的条件下处理时间为0.5～3h。

在上述的羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的制备方法中，通过烯胺类化合物进行改性后还进行洗涤沥干操作，所述的将改性后的化合物进行羧基化的具体方法为：将改性后的秸秆粉末到浸入0.1～3mol/L的氯乙酸盐溶液中，用碱液调节溶液pH值6.5～7.5，再往其中加入碳酸氢盐固体，再将pH调节pH8.0～9.0；30～90℃水浴反应1～10h。

同时本发明还公开了一种羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料，按照如上所述的方法制备得到。

此外，本发明还公开了羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料的新用途，用于吸附水体中的二价重金属离子

有益效果：

本发明的羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料成本低廉、制备流程简单、易操作；羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料可对水体二价重金属离子表现出良好吸附去除性能，且有较好的选择性吸附性能；所制备的羧基化超快型螯合秸秆纤维吸附材料具有比表面积大，可提供给吸附质更多地吸附位，且功能性官能团优异，使得吸附量大，吸附速率快、选择性吸附能力强，从而具有非常优异水质净化效能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例1的产品的扫描电镜图；

图2是本发明的实施例1的红外光谱图；