[发明专利]花生壳木质纤维素/β-环糊精复合水凝胶吸附剂及制备方法与应用

说明书

本发明公开了用于重金属废水处理的花生壳木质纤维素/β‑环糊精复合水凝胶吸附剂及制备方法与应用。该方法包括如下步骤：经盐酸预处理后的粉末浸泡在氢氧化钠、尿素和水的混合体系中得到木质纤维素溶液；取上述溶液与丙烯酸、β‑环糊精按比例混合均匀，加入交联剂和引发剂，水浴进行交联和聚合反应，反应结束后清洗即得到复合水凝胶。本发明的水凝胶吸附剂具有制作简单、单体来源广泛、成本低等优点，为花生壳的资源化利用提供了新的途径，可实现以废治废的目的；同时该凝胶具有较高的水溶胀性，使网络中的吸附位点得以充分的暴露，从而实现了对重金属离子的高效去除，可应用于各种含重金属废水的处理。

技术领域

本发明属于环境功能材料和水处理技术领域，涉及一种复合水凝胶吸附剂，具体涉及一种用于重金属废水处理的花生壳木质纤维素/β-环糊精复合水凝胶吸附剂及制备方法与应用。

背景技术

近年来，重金属污染引起了公众的广泛关注。为了改善重金属污染现状，离子交换、化学沉淀、萃取、过滤、吸附等多种处理技术已被用于除水中的有毒重金属离子。其中，吸附法由于具有操作简单、成本效益高等优势被认为是一种简便有效的技术。现有的吸附材料多以纳米、颗粒吸附剂为主，这些吸附剂表面吸附位易被阻塞而失去吸附能力，并且粒径小导致分离困难，极大地限制了其实际运用。而水凝胶材料由于制备简单，机械性能可调，单体来源广泛，已经广泛用于生物医学、食品工业、软机机械、重金属分离等领域。然而单一单体的水凝胶材料机械性能较差的劣势限制了其的广泛应用。

农林废弃物具有无毒无害，可再生可持续，可生物降解等诸多优点。同时农林废弃物中的木质纤维素含有羟基、羧基、巯基、含氮、含磷和含硫等多种表面官能团，具有较强的吸附能力，由此利用农林废弃物制备吸附材料引起了广泛关注。花生壳是我国常见的一种农业废弃物，其具有来源广、产量大、木质纤维素含量多的优点。但仅使用花生壳或将其简单改性后获得的吸附剂对重金属离子的吸附量有限，吸附时间长，因此如何提升花生壳类吸附剂对重金属的吸附性能还有待研究。

β-环糊精具有中空的圆台结构，外侧呈亲水性，内侧呈疏水性，这种特殊的结构与性质使β-环糊精及其聚合物在物质分离与吸附，环境保护等领域有着广泛的应用。

中国专利CN110975832A公布了一种高效除去重金属离子的秸秆基水凝胶吸附剂及其制备方法。该方法是利用改性秸秆表面接枝丙烯腈类聚合物，制备出丙烯腈类聚合物改性的秸秆基水凝胶并用来处理重金属溶液。但是制备过程需要多种化学试剂，制作复杂且增加了应用的成本，不利用大规模推广使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中吸附剂在吸附性能和应用中存在的缺陷以及花生壳废弃物难以资源化的问题，提供了一种用于重金属废水处理的花生壳木质纤维素/β-环糊精复合水凝胶吸附剂及制备方法与应用。

本发明提供的制备方法是一种工艺简单、吸附效率高效的花生壳木质纤维素/聚丙烯酸/β-环糊精复合水凝胶吸附剂的制备方法。

本发明提供的制备方法通过选用尿素、氢氧化钠和水的混合体系来提取花生壳中的木质纤维素；将得到的木质纤维素溶液与丙烯酸、β-环糊精混合均匀，然后选用特定的交联剂、引发剂并采用水浴的方法来完成凝胶化。本发明提供的高效花生壳木质纤维素/β-环糊精复合水凝胶吸附剂的吸附性能优异，有较好的机械性能和高的水溶胀性能，过程简单，易于操作，可应用在实际工业处理过程中。

本发明的另一目的在于提供一种用于重金属废水处理的花生壳木质纤维素/β-环糊精复合水凝胶吸附剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述一种用于重金属废水处理的花生壳木质纤维素/β-环糊精复合水凝胶吸附剂在水体中的应用。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的用于重金属废水处理的花生壳木质素/β-环糊精复合水凝胶吸附剂的制备方法，包括如下步骤：