一种硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法，本发明专利技术充分利用农业废弃物玉米秸秆，改性处理后作为污染水体重金属镉的吸附材料，具备较好的吸附能力，并在实际应用中取得了较好的吸附效果，本发明专利技术还公开了采用上述方法制备的硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂。

Preparation method and product of sulfur chelating modified straw fiber adsorbent

The invention discloses a preparation method of sulfide modified straw fiber chelating adsorbent, the invention makes full use of agricultural waste straw, modified as adsorption material of cadmium contaminated water, has good adsorption ability, has good adsorption effect and in the practical application, the invention also discloses sulfide chelate is prepared by the method of modified straw fiber adsorbent.

【技术实现步骤摘要】
一种硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法及产品
本专利技术属于水处理应用
，具体涉及一种硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法及产品。
技术介绍
近年来，我国水体重金属污染事件频发，过量的有毒有害重金属离子进入到水体中，对生态环境和人民的生产生活造成严重影响。现有技术中最广泛使用的重金属处理方法是化学沉淀-絮凝法，该方法通过投放氢氧化物、硫化物、铁氧体絮凝剂来对水中的重金属离子进行处理。虽然该方法的药剂来源广泛，且操作简便，但是实际处理过程中会形成大量不稳定的沉淀和污泥，吸附的重金属离子很容易发生脱除，从而造成处理效率低和二次污染的问题。相对于现有技术中的化学沉淀-絮凝法，吸附法具有高效性、环境亲和性及经济可行性好诸多优点，且可选择来源不同、性能优良的吸附剂，一直被视为是最具有实用价值和推广潜力的方法。近年来，国内外研究人员逐渐研发出了各种廉价材料制作优良重金属吸附剂。我国作为一个农业大国，每年都会产生大量的废弃秸秆，例如玉米秸秆，利用这一类量大、可再生循环、再生周期短、可生物降解、环境友好和绿色能源的天然纤维高分子材料，通过化学改性的手段来制备一种新型的吸附剂，对于解决当前重金属水体污染的问题具有十分重大的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种去除水中重金属污染物，尤其是镉污染物的硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法及产品；本专利技术制备方法环保绿色且简单易行。本专利技术通过如下的技术手段来实现：一种硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法，包括如下的步骤：1)秸秆洗净、干燥、粉碎、筛分过筛；2)将过筛后的粉末完全浸没在碱液浸泡处理；3)将处理后的样品固液抽滤、分离沥干后，浸入丙烯腈中进行醚化反应处理；4)将醚化后的样品抽滤干净，除去多余的丙烯腈；5)将上步样品浸入到烯胺类/醇体系，进行胺化反应处理；6)将胺化好的样品抽滤，用水冲洗多次，再用醇溶液洗涤，然后沥干；7)将上步样品浸入硫化物/缓冲溶液体系，然后加入酰胺溶液，进行处理；8)最后用水洗涤至中性且无硫离子S2-存在；9)置于烘箱中干燥至恒重后取出制备而得。步骤1)中，粉碎、过筛后所得的玉米秸秆、稻草秸秆以及小麦秸秆粉末的粒径≤0.9mm。步骤2)中，碱液为氢氧化钾、氢氧化钠，浓度为1-10mol/L；在室温下处理时间为1～60h。步骤3)中，洗涤用水为纯水。步骤3)中，丙烯腈的质量浓度范围为10-98％；在温度为10-100℃的条件下处理时间为0.1-8h。步骤5)中，烯胺类/乙二醇体系中的烯胺类种类为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺，烯胺类/乙二醇体系的比例范围为1:(5-75)；胺化处理在温度为10-100℃的条件下处理0.1-10h。步骤6)中，洗涤用水为纯水；洗涤的醇类为甲醇、乙醇、丙醇。步骤7)中，硫化物为硫化钠、硫化钾；缓冲溶液为NaH2PO4-Na2HPO4或KH2PO4-K2HPO4溶液体系；缓冲溶液的浓度为0.01-1mol/L；pH值7.0-9.0；酰胺溶液为N,N-二甲基甲酰胺；所述硫化物固体、缓冲溶液和酰胺溶液的用量应与剩余的秸秆粉末质量的比例关系为：(0.1-1)g:(10-200)ml:(10-300)ml:(0.5-10)g；在温度为10-100℃的条件下处理时间为0.1～8h。步骤8)中，所述的硫化螯合改性玉米秸秆纤维的制备方法，所述硫离子S2-用0.1mol/LAgNO3溶液检验。步骤9)中，所述干燥步骤在50-60℃条件下干燥6-24小时。本专利技术中提供的硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法，其制备过程简单、采用的原材料成本低廉；通过硫化螯合进行改性的秸秆纤维吸附剂可对二价Cd(Ⅱ)等重金属污染物表现出良好的去除效果，且有较好的选择性吸附性能；所制备的硫化螯合秸秆纤维吸附剂具有比表面积大，因而与吸附质接触面积更大、流体处理更小、扩散通道更短、与功能基反应更易，且吸附量大，选择性吸附能力强，具有非常优异的水质净化效能。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术的技术方案进行详细的说明，但是本专利技术的范围不受这些实施例的限制。实施例1本实施例提供了一种硫化螯合改性玉米秸秆纤维的制备方法，包括如下的步骤：1)秸秆洗净、干燥、粉碎、筛分过筛；2)将过筛后的粉末完全浸没在1mol/L的氢氧化钠溶液中，反应24h；3)在真空抽滤泵的抽滤中持续用去离子水洗涤，直至pH为中性为止；然后加入丙烯腈溶液至完全浸没秸秆粉末进行醚化处理，用锡纸包裹烧杯，在30℃下恒温水浴反应1h；4)在真空抽滤泵的抽滤掉丙烯腈溶液，再用去离子水洗去多余的丙烯腈溶液；5)加入体积比1:30的二乙烯三胺与乙二醇混合溶液至完全浸没秸秆粉末，用保鲜膜包裹烧杯，在80℃恒温水浴锅中反应3h；6)在真空抽滤泵的抽滤掉混合溶液，用去离子水洗涤2-3遍后，再用甲醇洗涤2-3遍；7)将一定量硫化钠固体溶解于少量NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液，再将干燥的秸秆粉末转移到缓冲溶液中，之后加入DMF(N,N-二甲基甲酰胺)溶液，且硫化钠固体、NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液和DMF溶液的用量应与剩余的秸秆粉末质量的比例关系为：1g:100ml:150ml:5g。用保鲜膜包裹烧杯，在80℃恒温水浴锅中反应3h；8)真空抽滤泵的抽滤掉混合溶液，持续用去离子水洗涤至中性且无硫离子S2-存在(用0.1mol/LAgNO3溶液检验)；9)放置于烘箱中在50-6℃干燥6-12h后至恒重，即得到硫化螯合玉米秸秆纤维成品。测试例1在锥形瓶中分别投加硫化螯合改性的玉米秸秆吸附剂，投加量分别为0.01、0.1、0.2、0.5、1.0g、1.5g，实验条件设定为重金属Cd2+溶液初始浓度为100mg/L，pH值为5.3；在常温条件下，设定吸附振荡的转速为180rpm，吸附时间为8小时。吸附完毕后，移取溶液样品，测试溶液中的残留Cd2+浓度，以考察不同螯合秸秆材料投加量下对吸附重金属能力的影响。结果表明：吸附剂投加量对Cd2+吸附的影响较大，随着投加量的增加，Cd2+的吸附率呈增大趋势。在这六个不同投加量的条件下，该吸附剂对Cd2+的吸附率分别为9％、37％、64％、92％、99％、100％。测试例2在锥形瓶中分别投加硫化螯合改性玉米秸秆纤维吸附剂，投加量为0.2g，实验条件设定为重金属Cd2+溶液初始浓度为100mg/L，pH值分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0；在常温条件下，设定吸附振荡的转速为180rpm，吸附时间为8小时。吸附完毕后，移取溶液样品，测试溶液中的残留Cd2+浓度，以考察不同溶液pH值下对吸附重金属能力的影响。结果表明：溶液初始pH值对Cd2+吸附的影响较大，随着pH从1.0增加到7.0，Cd2+的吸附率呈先增后减趋势。在这六个pH值下，该吸附剂对Cd2+的吸附率分别为2％、10％、85％、93％、94％、92％、92％。测试例3在锥形瓶中分别投加硫化螯合改性玉米秸秆纤维吸附剂，投加量为0.5g，实验条件设定为重金属Cd2+溶液初始浓度分别为50、100、150、200、300、500mg/L，pH值为5.3；在常温条件下，设定吸附振荡的转速为180rpm，吸附时间为8小时。吸附完毕后，移取溶液样品，测试溶液中的残留Cd2+浓度，以考察不同溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：1)秸秆洗净、干燥、粉碎、筛分过筛；2)将过筛后的粉末完全浸没在碱液浸泡处理；3)将处理后的样品固液抽滤、分离沥干后，浸入丙烯腈中进行醚化反应处理；4)将醚化后的样品抽滤干净，除去多余的丙烯腈；5)将上步样品浸入到烯胺类/醇体系，进行胺化反应处理；6)将胺化好的样品抽滤，用水冲洗多次，再用醇溶液洗涤，然后沥干；7)将上步样品浸入硫化物/缓冲溶液体系，然后加入酰胺溶液，进行处理；8)最后用水洗涤至中性且无硫离子S2‑存在；9)置于烘箱中干燥至恒重后取出制备而得。

【技术特征摘要】
1.一种硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：1)秸秆洗净、干燥、粉碎、筛分过筛；2)将过筛后的粉末完全浸没在碱液浸泡处理；3)将处理后的样品固液抽滤、分离沥干后，浸入丙烯腈中进行醚化反应处理；4)将醚化后的样品抽滤干净，除去多余的丙烯腈；5)将上步样品浸入到烯胺类/醇体系，进行胺化反应处理；6)将胺化好的样品抽滤，用水冲洗多次，再用醇溶液洗涤，然后沥干；7)将上步样品浸入硫化物/缓冲溶液体系，然后加入酰胺溶液，进行处理；8)最后用水洗涤至中性且无硫离子S2-存在；9)置于烘箱中干燥至恒重后取出制备而得。2.根据权利要求1所述的硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中粉碎、过筛后所得的玉米秸秆、稻草秸秆以及小麦秸秆粉末的粒径≤0.9mm。3.根据权利要求2所述的硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中，碱液为氢氧化钾、氢氧化钠，浓度为1-10mol/L；在室温下处理时间为1～60h。4.根据权利要求3所述的硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤3)中，洗涤用水为纯水；所述丙烯腈的质量浓度范围为10-98％。；在温度为10-100℃的条件下处理时间为0.1-8h。5.根据权利要求4所述的硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤5)中，烯胺类/乙二醇体系中的烯胺类种类为二乙烯三胺、三乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑刘春，何俊衡，何耀新，程子君，李颖思，阳月贝，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44