一种膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种绿色环保、高效、成本低廉的膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料及其制备方法与应用，涉及吸附材料的制备与应用领域。所述膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料，是将秸秆粉经亚磷酸、多聚甲醛和盐酸改性而得，所述吸附材料的比表面积为2.6‑2.7m

A Phosphonated Ultra-fast Straw Fiber Adsorption Material and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a phosphonic acid ultrafast straw fiber adsorption material with environmental protection, high efficiency and low cost, and a preparation method and application thereof, which relates to the preparation and application field of the adsorption material. The phosphonic acid ultrafast straw fiber adsorbing material is obtained by modifying straw powder with phosphorous acid, polyformaldehyde and hydrochloric acid. The specific surface area of the adsorbing material is 2.6 2.7m.

【技术实现步骤摘要】
一种膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及吸附材料的制备与应用领域，尤其是一种膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来，一类新型的污染物—药品及个人护理用品(PPCPs)在各类水体中频频检出，受到越来越多的关注。抗生素是PPCPs污染物中重要的一种，虽然以痕量形式存在于水体环境中，但由于其难降解性和持续输入性使其呈现出一种“持久”性状态，并且其残留物会流入地下水或地表水中，甚至累积于土壤中，通过食物链进入动植物以及人体内，对其机能起到抑制作用，威胁到人类健康。而磺胺类药物是人工合成的抗菌药，用于临床已近50年，它具有抗菌谱较广、性质稳定、使用简便等优点。因此在水体检出频率高。美国USGS(1999-2000)调查的地表水体、饮用水以及污水中有关抗生素物质的检出和污染，磺胺类药物检出频率最高，残留浓度一般小于1μg/L。在我国多地水土中同样有磺胺类抗生素检出的报道，常红等人对北京城市污水处理厂中磺胺类抗生素进行调查研究，检出磺胺甲基异噁唑、磺胺吡啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶和磺胺甲二唑五种磺胺类抗生素，出水浓度为0.008-1.4μg/L。残留在环境中的磺胺类抗生素，已经成为了潜在的环境生态危险源，给土壤、水体等带来不良影响，同时影响微生物及动植物的正常生命活动，最终影响人类健康。对于水体中磺胺类抗生素的去除主要采用物理方法和化学方法。常规的水处理工艺包括混凝、沉淀、石英砂过滤、活性炭吸附及消毒等。而常规的水处理工艺常常不能完全去除水中残留的抗生素，徐维海等监测了4个污水处理厂出水中的磺胺类、喹诺酮类等四大类抗生素，发现其检出率和含量均高于美国及欧洲国家的水平。其中吸附法作为一种成熟的物理方法能有效去除水体和土壤中的磺胺类抗生素，具有能耗低，无副产物，吸附效率高且吸附剂可以回收再生，重复利用，处理成本较低。玉米秸秆纤维是一种成本低、能耗低、环境友好、工艺简单的吸附剂。同时其作为农业废弃物是一种非常丰富且价格低廉的资源，但是其比表面积和孔容积较小，因此吸附效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种绿色环保、高效、成本低廉，用于去除磺胺类抗生素的膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是这样的：一种膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料，是将秸秆粉经亚磷酸、多聚甲醛和盐酸改性而得，所述吸附材料的比表面积为2.6-2.7m2/g，孔容积为0.005-0.006cm3/g。作为本专利技术的一个实施例，本专利技术所述吸附材料的比表面积为2.61m2/g，孔容积为0.0055cm3/g。本专利技术的目的之二在于提供上述膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是这样的：一种膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料的制备方法，将秸秆粉烘干，与亚磷酸和多聚甲醛混合，用盐酸溶液溶解，水洗至中性，烘干，即得。其中，所述盐酸溶液的浓度为10-30％。作为本专利技术的优选方案，所述盐酸溶液的浓度为25％。其中，所述秸秆粉与亚磷酸、多聚甲醛的质量混合比例为1:0.5-10:0.5-10。作为本专利技术的优选方案，所述秸秆粉与亚磷酸、多聚甲醛的质量混合比例为1:5:5。其中，所述溶解的温度为60-90℃，溶解的时间为3-8h。作为本专利技术的优选方案，所述溶解的温度为80℃，溶解的时间为5h。其中，所述烘干的温度为50-70℃。作为本专利技术的优选方案，所述烘干的温度为60℃。本专利技术的目的之三在于提供上述膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料的应用。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是这样的：一种如上所述膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料用于吸附水体中的抗生素，尤其是吸附含有磺胺类抗生素水体中的磺胺类抗生素。其中，所述吸附温度为23-27℃，吸附振荡时间为24-96h。本专利技术的有益效果为：本专利技术选用生物量巨大的农业废弃物玉米秸秆为原料，经过亚磷酸、多聚甲醛、盐酸的混合溶液对其进行改性后得到膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料，显著提高了其比表面积，由未改性的玉米秸秆的1.44m2/g提高到了2.6m2/g以上；同时孔容积也得到了提高，由未改性的玉米秸秆的0.0024cm3/g提高到了0.005cm3/g以上，吸附容量得到了提升，吸附效率更大。并且本专利技术所提供的吸附材料易生物降解，对环境无污染。附图说明图1为未改性玉米秸秆原材料的扫描电镜图；图2为膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料的扫描电镜图；图3为膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料吸附SPY后的扫描电镜图；图4为膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料吸附SMM后的扫描电镜图；图5为膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料吸附SMZ后的扫描电镜图；图6为吸附时间对膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料吸附效果的影响分析图；图7为pH＝1时，膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料和未改性的玉米秸秆原材料对SPY、SMZ和SMM的吸附率随初始浓度的变化图；图8为pH＝3时，膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料和未改性的玉米秸秆原材料对SPY、SMZ和SMM的吸附率随初始浓度的变化图；图9为pH＝5时，膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料和未改性的玉米秸秆原材料对SPY、SMZ和SMM的吸附率随初始浓度的变化图；图10为pH＝7时，膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料和未改性的玉米秸秆原材料对SPY、SMZ和SMM的吸附率随初始浓度的变化图；图11为pH＝9时，膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料和未改性的玉米秸秆原材料对SPY、SMZ和SMM的吸附率随初始浓度的变化图；图12为pH＝11时，膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料和未改性的玉米秸秆原材料对SPY、SMZ和SMM的吸附率随初始浓度的变化图。具体实施方式下面结合具体实施方式说明本专利技术：但是可以理解这些具体的实施方式只是用于说明本专利技术，而不是对本专利技术的限制。本领域的技术人员完全可以在本专利技术的启示下，对本专利技术的的具体实施方式或者技术特征进行改进，但这些经过改进或替换的技术技术方案，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1将秸秆粉碎，过60目筛，用水清洗3次，在60℃下烘干至恒重；与亚磷酸和多聚甲醛按质量比为1:5:5混合后，于80℃下加至浓度为25％的盐酸溶液中加热反应5h；水洗至中性，在60℃下烘干至恒重，即得膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料。实施例2把浓度为2mg/l的磺胺吡啶(SPY)、磺胺间甲氧嘧啶(SMM)和磺胺甲恶唑(SMZ)分别加入到10ml的玻璃瓶中，并且分别加入实施例1制得的膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料进行吸附，做三组平行样，吸附温度为25±2℃，吸附振荡时间为72h。其中未改性玉米秸秆原材料的扫描电镜图见图1；膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料的扫描电镜图见图2；膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料吸附SPY后的扫描电镜图见图3；膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料吸附SMM后的扫描电镜图见图4；膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料吸附SMZ后的扫描电镜图见图5。结果表明：未改性的玉米秸秆原材料表面较平滑，孔隙呈现出不规则的块状或者片状，孔道无论内部还是外部均不规则且大小不均。而膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料表面粗糙宛如腐蚀状，增加了比表面积。膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料在吸附SPY、SMZ、SMM后和吸附前变化不大，说明其机械强度大，可以重复使用。实施例3吸附时间对吸附效果的影响将0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料，其特征在于，是将秸秆粉经亚磷酸、多聚甲醛和盐酸改性而得，所述吸附材料的比表面积为2.6‑2.7m2/g，孔容积为0.005‑0.006cm3/g。

【技术特征摘要】
1.一种膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料，其特征在于，是将秸秆粉经亚磷酸、多聚甲醛和盐酸改性而得，所述吸附材料的比表面积为2.6-2.7m2/g，孔容积为0.005-0.006cm3/g。2.一种如权利要求1所述膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，将秸秆粉烘干，与亚磷酸和多聚甲醛混合，用盐酸溶液溶解，水洗至中性，烘干，即得。3.根据权利要求2所述膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为10-30％。4.根据权利要求3所述膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为25％。5.根据权利要求2-4任一所述膦酸化超快型秸秆纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，所述秸秆粉与亚磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑刘春，阳月贝，詹逸如，杨宇芳，曾昊，陈树楷，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44