一种改性秸秆纤维吸附材料及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种改性秸秆纤维吸附材料及其使用方法。该改性秸秆纤维吸附材料的比表面积为2～2.5m2/g、孔容为0.002～0.003m2/g、碳元素的含量为30～40wt％、氧元素的含量为40～50wt％、磷元素的含量为15～25wt％。该吸附材料对磺胺类抗生素具有很好的吸附效果，制备该吸附材料的条件温和、操作简单、能源消耗低，原料成本低廉易得，实现了农业废弃物的转化再利用。

Modified straw fiber adsorption material and use method thereof

The invention discloses a modified straw fiber adsorption material and a method for using the same. The specific surface area of the modified straw fiber adsorbent is 2-2.5m2/g, pore volume is 0.002-0.003m2/g, carbon content is 30-40wt%, oxygen content is 40-50wt%, phosphorus content is 15-25wt%. The adsorption material has a good adsorption effect on sulfonamide antibiotics. The preparation of the adsorption material has mild conditions, simple operation, low energy consumption, low cost and easy availability of raw materials, and realizes the conversion and reuse of agricultural wastes.

【技术实现步骤摘要】
一种改性秸秆纤维吸附材料及其使用方法
本专利技术涉及水处理应用
，尤其涉及一种改性秸秆纤维吸附材料及其使用方法。
技术介绍
近年来，我国的水体污染不仅涉及到重金属污染，还涉及到诸多抗生素的污染，因为随着社会经济的发展，抗生素越来越多的应用到人们的生活当中，抗生素的环境残留可改变环境微生物种类，破坏生态系统平衡，且诱导的抗性基因可通过食物等途径进入人体，诱导产生耐药性等严重后果。而，抗生素在自然界中极难降解，通过自然界的循环，而使得水体成为自然界中抗生素的最终归属，因此，去除环境中的抗生素特别是水体中的抗生素显得尤为重要。磺胺类抗生素(SAs)一类新型离子型有机污染物，它具有价廉、高效等优点，是现阶段使用最广泛的一类抗生素。SAs等抗生素被使用后，有高达85％以上以原形或代谢物的形式随生物粪便和尿液等排泄物进入土壤或水环境，导致生态环境的严重污染。目前，己有许多国家在污水处理厂、活性污泥、地表水、甚至饮用水中检测出多种类、不同浓度的SAs。目前，处理SAS废水的方法主要有离子交换法、化学氧化法、膜过滤法、吸附法和活性污泥法等。其中离子交换法、化学氧化法和膜过滤法等深度处理技术成本高，处理效果不稳定；而污水处理厂最常用活性污泥法，对SAs去除效率仅为20％～77％，且可能引入消母副产物，这主要是因为能抑制微生物活性，导致处理效果偏低。因此，效率高、能耗低、操作简便的吸附法越来越受到研究者广泛关注和研究。我国是农业大国，秸秆资源丰富，且纤维含量较高，但一直没有得到合理的利用，大多数被就地焚烧处理，这不仅造成资源的浪费还容易造成环境污染，如果能将这些秸秆进行有效的化学改性，研制成为吸附性能优良的吸附材料，不仅为解决水体中抗生素的吸附提供了新思路，还能为秸秆的综合利用开辟了新的道路。目前，对秸秆进行磷酸化螯合改性并将其应用于水体中磺胺类抗生素的吸附还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性秸秆纤维材料及其使用方法。该吸附材料对磺胺类抗生素具有很好的吸附效果。本专利技术通过对秸秆纤维进行磷酸化螯合改性，使其对废水中磺胺类抗生素具有良好的吸附效果，一方面为解决水体中磺胺类抗生素的吸附提供了新思路，另一方面也使得秸秆变废为宝，实现了农业废弃物循环利用的有益效果。本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术的目的之一在于提供一种改性秸秆纤维吸附材料。一种改性秸秆纤维吸附材料，其比表面积为2～2.5m2/g、孔容为0.002～0.003m2/g、碳元素的含量为30～40wt％、氧元素的含量为40～50wt％、磷元素的含量为15～25wt％。优选地，上述吸附材料的比表面积为2.28m2/g、孔容为0.0026m2/g、碳元素的含量为34.2wt％、氧元素的含量为45.81wt％、磷元素的含量为19.99wt％。优选地，上述吸附材料的X-射线粉末衍射分别在2θ＝16°～16.9°、2θ＝22°～22.9°和2θ＝34°～34.9°处出峰。更优选地，上述吸附材料的X-射线粉末衍射分别在2θ＝16.2°、2θ＝22.4°和2θ＝34.7°处出峰。优选地，上述吸附材料通过以下步骤改性得到：1)将秸秆粉碎后浸没于碱液中，分离；2)在上述处理后的秸秆样品中先后进行醚化和胺化反应；3)在得到的产品中加入磷酸化剂，进行磷酸化处理，得吸附材料；其中，步骤3)中的磷酸化剂为包含多聚甲醛和亚磷酸的混合溶液。优选地，步骤3)中的产品、多聚甲醛和亚磷酸的质量为：(0.5～1.5)g：(0.1～1)g：(0.1～1)g。优选地，步骤3)中的产品、多聚甲醛和亚磷酸的质量为：(0.8～1.2)g：(0.4～0.6)g：(0.4～0.6)g。优选地，多聚甲醛和亚磷酸的质量比为1：1。更优选地，步骤3)中的产品、多聚甲醛和亚磷酸的质量为：1.5g：0.5g：0.5g。优选地，步骤3)中的磷酸化剂中还包括酸溶液。优选地，酸溶液中酸的质量分数为10～30％。优选地，酸溶液中酸的质量分数为20～30％。更优选地，酸溶液中酸的质量分数为25％。优选地，上述酸溶液选自盐酸溶液、磷酸溶液中的至少一种，优选盐酸溶液。优选地，步骤3)中磷酸化处理的温度为10～100℃，时间为0.1～8h。优选地，步骤3)中磷酸化处理的温度为60～80℃，时间为3～7h。更优选地，步骤3)中磷酸化处理的温度为80℃，时间为5h。优选地，步骤1)中粉碎后的秸秆粒径≦0.9mm。更优选地，步骤1)中粉碎后的秸秆粒径≦0.5mm。优选地，步骤1)中碱液选自氢氧化钠、氢氧化钾水溶液中的至少一种，碱液的摩尔浓度为1～10mol/L，浸泡时间为1～60h。优选地，步骤1)中碱液浓度为1～3mol/L，浸泡时间为12～48h。更优选地，步骤1)中碱液浓度为1mol/L，浸泡时间为24h。优选地，步骤1)在常温下浸泡。更优选地，步骤1)中的碱液为氢氧化钠水溶液。优选地，步骤2)中加入醚化剂进行醚化反应，醚化剂选自丙烯腈，醚化剂的质量分数为10～98％，醚化温度为10～100℃，时间为0.1～8h。优选地，醚化剂的质量分数为50～98％，醚化温度为30～50℃，时间为0.5～2h。更优选地，步骤2)中醚化剂的质量分数为98％，醚化温度为30℃，时间为1h。优选地，步骤2)中加入胺化剂进行胺化反应，胺化剂为烯胺类/乙二醇体系，烯胺类与乙二醇的体积比为1：(5～75)，烯胺类选自二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的至少一种，胺化温度为10～100℃，时间为0.1～10h。优选地，烯胺类与乙二醇的体积比为1：(40～50)，胺化温度为60～90℃，时间为1～5h。更优选地，烯胺类与乙二醇的体积比为1：30，胺化温度为80℃，时间为3h。更优选地，步骤2)中胺化剂为二乙烯三胺/乙二醇体系。本专利技术另一目的在于提供上述吸附材料在废水中磺胺类抗生素中的使用方法。一种废水中磺胺类抗生素的吸附方法，包括在废水中施用上述吸附材料。优选地，每mg磺胺类抗生素中投放0.05g以上的吸附材料。优选地，废水的pH值为3～9。优选地，废水的pH值为6～8。更优选地，废水的pH值为7。优选地，吸附时间为48h以上。更优选地，吸附时间为72h。优选地，吸附温度为20～30℃。更优选地，吸附温度为25℃。本专利技术的有益效果是：1、该吸附材料表面粗糙、疏松多孔、且有不规则的块状堆叠物，其比表面积为2～2.5m2/g、孔容为0.002～0.003m2/g、碳元素的含量为30～40wt％、氧元素的含量为40～50wt％、磷元素的含量为15～25wt％，该材料对磺胺类抗生素具有良好的吸附效果。2、制备该吸附材料的条件温和、操作简单、能源消耗低，原料成本低廉易得，实现了农业废弃物的转化再利用。附图说明图1为实施例1改性秸秆纤维吸附材料的扫描电镜图(SEM)；图2为实施例1改性秸秆纤维吸附材料的X-射线粉末衍射图(XRD)；图3为实施例1改性秸秆纤维吸附材料的能谱图(EDS)。具体实施方式下面进一步列举实施例以详细说明本专利技术。同样应理解，以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域技术人员根据本专利技术阐述的原理做出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性秸秆纤维吸附材料，其特征在于：所述吸附材料的比表面积为2～2.5m2/g、孔容为0.002～0.003m2/g、碳元素的含量为30～40wt％、氧元素的含量为40～50wt％、磷元素的含量为15～25wt％。

【技术特征摘要】
1.一种改性秸秆纤维吸附材料，其特征在于：所述吸附材料的比表面积为2～2.5m2/g、孔容为0.002～0.003m2/g、碳元素的含量为30～40wt％、氧元素的含量为40～50wt％、磷元素的含量为15～25wt％。2.根据权利要求1所述的吸附材料，其特征在于：所述吸附材料的X-射线粉末衍射在2θ＝16°～16.9°、2θ＝22°～22.9°和2θ＝34°～34.9°处有特征峰。3.根据权利要求1或2所述的吸附材料，其特征在于：其通过以下步骤改性得到：1)将秸秆粉碎后浸没于碱液中，分离；2)在上述处理后的秸秆样品先后进行醚化和胺化反应；3)在得到的产品中加入磷酸化剂，进行磷酸化处理，得吸附材料；其中，步骤3)中的磷酸化剂为包含多聚甲醛和亚磷酸的混合溶液。4.根据权利要求3所述的吸附材料，其特征在于：所述步骤3)中的产品、多聚甲醛、亚磷酸的质量比为：(0.5～1.5)g：(0.1～1)g：(0.1～1)g。5.根据权利要求4所述的吸附材料，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑刘春，阳月贝，彭丹，詹逸如，许宗林，陈树楷，杨宇芳，曾昊，
申请(专利权)人：华南师范大学，深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44