[发明专利]一种磁性壳聚糖修饰的秸秆复合吸附剂的制备方法及所得产品和应用

说明书

本发明公开了一种磁性壳聚糖修饰的秸秆复合吸附剂的制备方法及所得产品和应用，该复合吸附剂是将活化的秸秆粉、壳聚糖、CoFe₂O₄三者复合交联制得。本发明首次将具有大骨架的秸秆和吸附能力强的壳聚糖结合，为生物质的废弃物找到了有效的利用价值，既提高了吸附剂的吸附性能，又降低了吸附剂的成本。本发明制备方法简单、不需要高温热解等能耗高的过程，也不需要其他复杂的工艺和昂贵的化学试剂，所得复合吸附剂疏松、蓬松，吸附量高，吸附过程简单易行，便于分离，吸附后无二次污染，可以重复利用，是一种经济、绿色、环保的新型吸附材料，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种磁性壳聚糖修饰的秸秆复合吸附剂的制备方法，还涉及该方法制得的磁性壳聚糖修饰的秸秆复合吸附剂及该吸附剂的应用，属于吸附剂技术领域。

背景技术

随着工业的发展和技术的进步，染料的用途越来越广泛。为了使产品具有更加鲜艳的颜色，染料的使用遍及纺织、造纸、建筑、食品加工、塑料染色、皮革和橡胶染色等领域。但是，染料在让我们的生活变得更加绚丽多彩的同时，也带来了许多问题。比如在染料的使用过程中容易产生大量的染料废水，染料废水是一种有害的工业废水，其来源广泛、储量较大、成分复杂，对环境的污染严重。染料废水如果不及时处理，很容易造成水体富营养化，威胁水生生物的生存。更严重的是，染料废水能通过食物链进入到人体中，造成肿瘤、癌症等疾病。对于染料废水的处理，科学家和研究者已经探索出不同的方法。比如半透膜法、光催化法、离子交换法、吸附法等。利用这些方法治理染料废水已经取得了不同程度的效果。其中，吸附法作为一种广泛使用的方法，具有成本低、操作简单、设计性强和环保性好的优点，已经被认为是最适合分离染料废水的方法。因此，寻找一种高效、经济、环保的吸附剂成为研究者们研究的重点。

目前使用最广泛的吸附剂之一是活性炭，可以用于气相体系和液相体系的净化。但是传统活性炭的制备过程中，使用煤、木材等资源为原料，并且要通过热解过程，这就造成了较大的资源和能源的消耗。为了避免这一问题，研究者们提出了利用生物质的废弃物制备吸附剂的思路，既保留了活性炭的吸附性能，又能节约资源、降低成本、并且容易降解，不会对环境造成二次污染。

壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质通过脱乙酰作用得到的，具有生物可降解性、生物相容性和化学活性。壳聚糖表面存在的氨基等活性官能团能有效吸附水中的染料，磁性粒子可以赋予吸附剂磁性，使吸附剂更容易从液体中分离，因此目前有将磁性粒子与壳聚糖复合作为吸附剂的研究报道，例如专利CN106582561A、CN106732435A和CN106582560A分别公布了一种磁性壳聚糖吸附材料的制备方法及应用、一种Fe₃O₄/壳聚糖共沉淀制备磁性壳聚糖吸附剂的方法、一种磁性壳聚糖复合吸附材料的制备及在染料废水处理中的应用，这些吸附材料均取得了良好的吸附效果，但是，这些方法工艺条件苛刻，不容易重复实现。

我国的秸秆资源来源丰富，对于秸秆的处理，主要采取焚烧和填埋，对秸秆的利用也只停留在过腹还田、秸秆沼气方面。然而秸秆具有较大的利用价值，例如秸秆具有天然的疏松多孔结构，是制备吸附剂的理想原料，但是，因为秸秆作为吸附剂存在的吸附量低缺陷，使其必须经过改性处理才能表现出较好的吸附效果。目前，对秸秆进行改性作为吸附剂的报道较多，例如专利CN107252678A、CN107008235A、CN106861648A分别采用巯基改性、超支化聚合物改性、硫化螯合改性的方式对秸秆进行改性，取得了较好的吸附效果，但这些改性工艺操作复杂，改性剂成本高，有的是有毒药品，应用受到限制。

目前，未见壳聚糖与秸秆纤维、磁性纳米粒子三者复合制备吸附剂的相关报道，研究性能更佳、成本更低、制备更简便的吸附剂具有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性壳聚糖修饰的秸秆复合吸附剂的制备方法及所得产品，该方法制备简便、经济绿色，将具有大骨架的秸秆、吸附能力强的壳聚糖和磁性纳米粒子三者结合，充分发挥了各自的优势，所得复合吸附剂既具有优异的吸附性能，又易于回收，不会造成二次污染。