[发明专利]一种改性蔗髓重金属钝化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性蔗髓重金属钝化剂及其制备方法和应用，属于重金属污染治理领域，该方法包括以下步骤：(1)蔗髓干燥后，碱液浸泡处理，去离子水洗涤至中性，干燥，粉碎，过筛；(2)调节pH，用高碘酸钠溶液氧化处理，得到氧化蔗髓，抽提，去离子水洗涤至中性，干燥；(3)在干燥后的氧化蔗髓中加入碱液、环氧氯丙烷和无水乙醇，反应，反应完毕后，水洗，干燥，得到环氧化蔗髓；(4)在环氧化蔗髓中加入二乙烯三胺、去离子水和甲酸，胺化反应，反应完毕后，过滤，水洗、乙醇洗，干燥，得到改性蔗髓重金属钝化剂；该改性蔗髓重金属钝化剂对重金属离子有较好的吸附性能，可应用于脱除水体中的重金属离子，取代现有高成本的吸附剂。

技术领域

本发明涉及重金属污染治理领域，特别是涉及一种改性蔗髓重金属钝化剂及其制备方法和应用。

背景技术

大部分重金属是人体所必须的微量元素，但是重金属污染已经成为当前发展的重大问题。研究表明，重金属污染对人群的危害是多方面，多层次的，其毒理作用表现为造成生殖障碍，影响胎儿正常发育，威胁人体健康等。其废水进入水体后，除部分被鱼类吸收外，大部分易被水中各种有机、无机微粒物质所吸附，再经聚集沉积于水体底部，因此水体遭重金属污染后，危害时间很长。此外，废水中的重金属难以降解，进入环境后容易与环境中的有机物形成毒性的有机重金属盐，大部分被动植物吸收富集，动植物吸收重金属后可以通过食物链的作用，使重金属富集系数达1000～10000。

目前处理重金属废水方法主要有：化学沉淀法、离子交换法、电化学处理法、膜过滤法、浸渍置换法、氨浸渍法、微生物处理法、矿物化法等。这些方法在一定范围内对重金属去除有良好的效果，但此类方法运行、维护成本高，会产生二次污染。而吸附法拥有价格低廉、吸附性能好、可回收利用等优点，从而在处理重金属领域得到广泛应用。其中农林废弃物吸附剂如：秸秆、蔗渣、木屑等更加具有独特优势，这些废弃物价格低、产量大，可再生、可降解。另外，这些废弃物还具有与金属离子结合能力的活性物质，如纤维素、半纤维素等成分可以对重金属产生一定的吸附能力。

甘蔗是我国主要的糖料作物之一，其经过粉碎和榨汁处理后得到的残渣即为蔗渣。蔗髓(bagasse pith)是由蔗渣中的一部分松软、短而粗的薄壁细胞组成，干燥状态下呈海绵状，密度较低，只有0.22g/cm³，其主要成分是纤维素、半纤维素和木素，含有较多支链结构，且没有交织能力。因此，在利用蔗渣造纸之前，必须先将其除去。广西是我国甘蔗生产大省，蔗糖产量占全国总产量的60％以上。每年产生的固体废弃物甘蔗渣超过600万吨。而甘蔗髓大约占了甘蔗渣的20％～40％，所以除髓过程中会产生约240万吨的蔗髓。目前甘蔗髓的利用率还是非常低，其利用主要是通过做为辅助锅炉燃料，燃烧回收其热能。但是甘蔗髓的热值比较低，易造成很大浪费，而且燃烧蔗髓会对环境造成一定污染。如果对其进行改性制备新的功能材料来处理废水中重金属污染问题，不仅可以实现农林废弃物资源化有效利用，而且对生态环境和农业可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性蔗髓重金属钝化剂及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，该材料对重金属尤其是铜和铅具有较好的吸附性，可用于脱除水体中的重金属离子。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种改性蔗髓重金属钝化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)蔗髓干燥后，碱液浸泡处理，去离子水洗涤至中性，干燥，粉碎，过筛；

(2)调节pH，用高碘酸钠溶液氧化处理，得到氧化蔗髓，抽提，去离子水洗涤至中性，干燥；

(3)在干燥后的氧化蔗髓中加入碱液、环氧氯丙烷和无水乙醇，反应，反应完毕后，水洗，干燥，得到环氧化蔗髓；

(4)在环氧化蔗髓中加入二乙烯三胺、去离子水和甲酸，胺化反应，反应完毕后，过滤，水洗、乙醇洗，干燥，得到改性蔗髓重金属钝化剂。