[发明专利]一种吸附水体中阴/阳离子的吸附剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种吸附水体中阴/阳离子的吸附剂及其制备方法，属于污水净化处理领域。本发明以稻草秸秆为原料，将稻草秸秆进行提纯，进行乙酰化反应,再制备为稻草秸秆基粉体材料，分别对稻草秸秆基粉体材料接枝二硫化碳和2，3‑环氧丙基三甲基氯化铵，得到含阴/阳离子稻草秸秆基吸附剂。本发明的稻草秸秆基吸附剂可以同时吸附阴/阳离子，并且吸附效果明显，20min可达到吸附平衡，对阳离子镉离子和阴离子酸性染料红1的吸附量分别为79.9mg/g和93.4mg/g。本发明中吸附阴/阳离子的稻草秸秆基吸附剂制备工艺简单，吸附效果明显，成本低廉，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种吸附水体中阴/阳离子的吸附剂及其制备方法，属于污水净化处理领域。

背景技术

目前，水污染的治理是我们当前面临的一个主要难题。水污染的治理方法很多，吸附剂吸附的方法是其中一种重要方法。受污染的水体中含有很多各种离子，其中，阴离子和阳离子占主要部分。在目前的很多吸附剂中，它们主要针对单一离子的吸附，如单一阴离子，或单一阳离子等。如果能将阴离子和阳离子同时吸附去除，则意义重大，本发明基于此目的，制备了一种吸附阴/阳离子稻草秸秆基吸附剂，此吸附剂可同时吸附水体中的阴离子和阳离子。

稻草秸秆由于木质素含量低、营养价值低和热值低等原因不适于主要的再利用途径，被大量焚烧或者丢弃，不仅浪费大量生物质能源，也污染了环境。水污染已经严重影响到人类的健康，治理水污染已成为人们亟待解决的问题。如果稻草秸秆能高效应用于水污染的治理，此研究将是有意义的；实际上，生物质资源的高效利用已成为当今科学界的研究热点。稻草秸秆含有大量的纤维素、半纤维素、木质素和少量的粗蛋白、无机盐等，其中，纤维素、半纤维素和木质素含有大量的活性羟基，为其进行化学改性提供了很好的条件，此外，活性羟基也是良好的吸附基团。申请号201110247024.3报道了二氧化硫稻草秸秆吸附剂的制备和使用方法，此发明通过对稻草秸秆溶胀、氧化和胺化改性制备得到，此方法制备的稻草秸秆吸附剂主要用于二氧化硫气体的吸附，对水体中的有害离子尚不能去除。稻草秸秆由于结构的独特性以及资源的普遍性，其作为吸附剂应用于吸附各种水体离子得到广大研究者的兴趣。然而，稻草秸秆基吸附剂由于自身的结构特点，其密度小，在水中不易下沉，经过简单的化学改性后，仍然难改变其在水体上浮的特点；另外，其比表面积小，吸附位点少，吸附量也有待进一步提高，简单的化学改性也难以改变这一现状。针对这些不利因素，本发明拟将稻草秸秆制备为粉体材料的吸附剂，其可以同时吸附水体中的阴/阳离子。

发明内容

水体中的重金属阳离子和有机染料阴离子对环境的污染日益加剧，为了解决水体的重金属阳离子和有机染料阴离子污染的问题，本发明的目的在于提供一种吸附水体中阴/阳离子的吸附剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)稻草秸秆的提纯：将稻草秸秆用自来水多次清洗，将清洗后的稻草秸秆用粉碎机打碎至50-100目数；用0.1mol/L的盐酸溶液和0.5mol/L氢氧化钠溶液先后浸泡1h，用清水清洗至中性；将清洗后的稻草秸秆烘干、备用。

(2)乙酰化稻草秸秆的制备：取5-10g步骤(1)提纯的稻草秸秆在50mL冰醋酸中溶胀2h，然后将其溶于50-100mL乙酸酐和50-100mL乙酸的混合溶液中，向体系中滴加2-5mL5％的稀硫酸，在50-70℃下反应2h，反应结束后，用碱液中和，然后将上述反应物倒入800-1000mL的蒸馏水中析出乙酰化稻草秸秆，最后将所得乙酰化稻草秸秆离心冲洗至中性，再真空干燥。

进一步的，所述碱液为wt30％的NaOH水溶液。

(3)乳液的制备：取步骤(2)制备的3-5g的乙酰化稻草秸秆材料至圆底烧瓶，加入20-40mL石油醚，使其在恒温电磁搅拌器上持续搅拌并完全溶解；当乙酰化稻草秸秆完全溶解后，将混合溶液加入至盛有2-5mL宁乳32的圆底烧瓶中，搅拌使其混合均匀；将以上混合液缓慢加入50-100mL饱和硬脂酸水溶液中，用磁力转子均匀搅拌，得到水包油(O/W)型乳液。