[发明专利]一种植物纤维基吸附材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种植物纤维基吸附材料的制备方法及其应用，该方法包括如下步骤：1)将植物纤维于水中分散；(2)加入高碘酸盐；(3)加入小分子胺反应8～12h；(4)将壳聚糖溶于酸性缓冲溶液中；(5)向步骤(4)的溶液中加入含硫脲基团的单体；(6)将步骤(5)的溶液加入步骤(3)所述的体系中均匀分散；(7)向体系中加入适量交联材料；(8)反应4‑12h后，用碱液调节pH至碱性，抽滤数次后将固体取出干燥至恒重，即得到植物纤维基吸附材料。应用时，将植物纤维基吸附材料磨碎成粉末状。本发明方法制备得到的吸附材料在常温下对Hg²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Cr⁶⁺、As⁵⁺等多种重金属离子都具有较好的吸附作用，而且吸附材料重复利用率很高。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，具体是一种植物纤维基吸附材料的制备方法以及使用吸附材料在处理重金属污染水体中的应用。

背景技术

随着工业的迅速发展，越来越多的工业废水排放到环境当中，大部分工业废水中含有各种各样的重金属离子。重金属一旦进入水体可以通过生物链进行传递、在生物体内富集，并且这种污染具持久性、难降解等特点，当人们因为饮用受重金属污染的水和食物，重金属离子在人体内很难被降解或者排出，从而导致体内重金属积累超标导致各种病症，甚至威胁人们的生命。

现如今重金属废水处理方法主要有吸附、浮选、化学沉淀、溶材料萃取、反渗透、离子交换、化学氧化还原、电化学处理等。相比于其它处理方法，吸附法效率高、操作容易和吸附材料成本低，特别在处理大容量且浓度较低的重金属废水时效果显著，因此吸附法成为处理重金属污染废水的首选方法。因此，开发廉价、高效、环保、节能的重金属吸附材料对环境保护有重要的意义。

壳聚糖可由海产品废弃物(如蟹壳、虾皮)或下脚料中提取，是一种仅次于纤维素的蕴藏量极为丰富的天然可再生资源，而且壳聚糖具有生物可降解性、安全无毒等优点。壳聚糖分子中含有大量游离氨基和羟基，能与重金属及贵金属形成稳定的螯合物，因此壳聚糖本身对重金属离子具有一定的吸附能力。除此之外其分子中的氨基和羟基具有较高的活性，可以通过化学改性引入其他的吸附基团以便增强其吸附能力。以壳聚糖为原料制备的吸附材料，兼具吸附性能好、环境友好、廉价等优点。但壳聚糖本身单独使用时吸附能力低、易流失、机械强度低、适用的pH值范围较窄、不可再生。

纤维素是地球上最为丰富的可再生资源，它具有可生物降解、生物相容性好、无毒等特点，而且纤维素呈纤维状，有很多毛细管，具有多孔和比表面积大的特性，因此其本身也具有一定的吸附能力。有不少研究者直接将纤维素用作吸附材料处理重金属废水，但是由于其吸附能力较弱，选择性差等缺陷限制了其使用。因此为了使纤维素达到更好的吸附性能，需对其进行化学改性以引入更多或更强的亲和基团。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种植物纤维基吸附材料的制备方法及其应用，该方法将壳聚糖和纤维素相结合，纤维素可以形成壳聚糖的骨架，将壳聚糖或者其衍生物接枝在纤维素上面，可以克服壳聚糖的分散性、易流失等缺陷，又能使得改性的纤维素有较好的吸附能力；而且该方法使用的主要原料是农产品和海产品废弃物，且原料清洁，制备得到的吸附材料在常温下对Hg²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Cr⁶⁺、As⁵⁺等多种重金属离子都具有较好的吸附作用。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明植物纤维基吸附材料的制备方法，它包括如下操作步骤：

(1)取0.5-1g植物纤维于100mL水中搅拌至分散均匀；

(2)取1-2g高碘酸盐加入步骤(1)所述的体系中，在45℃环境下反应4～8h；