一种用于吸附水中砷的玉米秸秆的改性制备方法技术

本发明专利技术属于环境保护领域，具体涉及一种用于吸附水中砷的玉米秸秆的改性制备方法。本发明专利技术是将风干的玉米秸秆除去中间节，剪成短杆，洗涤并烘干至恒重，去除表面硬皮，剪切成秸秆颗粒，将秸秆颗粒浸泡在异丙醇中8~10h，用去离子水洗净后烘干，再浸泡在浓度为0.8~1.2mol/L的NaOH溶液中6~8小时，用去离子水洗净烘干，再浸泡在浓度为0.18~0.22mol/L的草酸中6~8小时，用去离子水洗净，烘干，最终得到改性好的玉米秸秆吸附剂，其最大饱和吸附量达94μgAs（Ⅲ）/g（秸秆）。原料易得，价格低廉，且毒性低，改性方法操作步骤简单，条件易于达到，无需高温高压，容易实现，得到的改性玉米秸秆对砷的吸附效果好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于环境保护领域，具体涉及。本专利技术是将风干的玉米秸秆除去中间节，剪成短杆，洗涤并烘干至恒重，去除表面硬皮，剪切成秸秆颗粒，将秸秆颗粒浸泡在异丙醇中8~10h，用去离子水洗净后烘干，再浸泡在浓度为0.8~1.2mol/L的NaOH溶液中6~8小时，用去离子水洗净烘干，再浸泡在浓度为0.18~0.22mol/L的草酸中6~8小时，用去离子水洗净，烘干，最终得到改性好的玉米秸秆吸附剂，其最大饱和吸附量达94μgAs（Ⅲ）/g（秸秆）。原料易得，价格低廉，且毒性低，改性方法操作步骤简单，条件易于达到，无需高温高压，容易实现，得到的改性玉米秸秆对砷的吸附效果好。【专利说明】
本专利技术属于环境保护领域，具体涉及一种用于吸附水中砷的玉米秸杆的改性制备方法。
技术介绍
世界上的许多地方都存在地下水和地表水砷含量超标的现象，其中孟加拉、印度、泰国和我国的台湾地区是亚洲砷超标最为严重的国家和地区。在我国，砷中毒严重地区主要分布在山西、内蒙古、新疆、宁夏等省(区)。据水利部、国家发展和改革委员会、卫生部2004年11月一2005年6月对我国2674个县级单位的调查结果，全国农村饮用砷超标水的人口为289万人，分布在23个省、自治区、直辖市(《全国农村饮水安全现状调查评估报告》);其中以山西、内蒙古以及贵州等地病情最为严重。近年来，环境污染越来越严重，砷中毒事件也频繁发生，且于1991年发现了一例由于饮用高砷地下水而导致的皮肤癌患者。随着人民生活条件的提高，人们对健康状况的要求越来越高，而且高砷型饮用水及其导致的地方性砷中毒，已经引起国际社会的高度重视。许多国家和地区为此投入很多资金用来加强对高砷水的研究，以解决饮用水型砷中毒问题；我国、美国和欧盟等已经将饮水标准对砷的限值要求由0.05mg/L提高到0.01mg/Lo为了改善饮用水的水质，防止饮用水型砷中毒的发生，开发高砷水的廉价高效处理技术显得非常重要。 水中砷的去除主要有:吸附法、沉淀及混凝沉淀法、生物法、电凝聚法、离子交换法及膜分离技术等。吸附法以其操作简单、廉价、高效而备受青睐。吸附法去除水中砷是通过水中的砷与吸附剂间的物理或化学作用，吸附于吸附剂的表面，实现水中砷的去除，是去除饮用水中砷的主要方法之一，应用前景广阔。但目前吸附法除砷仍受限于吸附剂材料的选用与改性方面；生物质(比如玉米秸杆)吸附剂以及废弃物吸附剂因具有环境友好的特点，是今后研究砷吸附剂的主要方向之一，应尽快形成高效、经济的除砷工艺，开发新设备，满足工程应用的需要；生物质的富集能力、对砷的吸附机理和水中砷形态分布更需深入研究，为工业应用奠定理论基石。 我国是一个农业大国，农作物秸杆资源丰富，其中的玉米秸杆每年产量达上亿吨，但目前这些秸杆得不到合理的利用，大部分被随意丢弃在农田或就地焚烧，不但造成了资源浪费，还造成环境污染。随着农业和加工技术的现代化，对农作物秸杆的认识有了全新的转变，秸杆和籽实一样都是重要的农产品。与发达国家相比，对秸杆的综合利用水平还比较低，大量宝贵的秸杆资源废弃、流失和沉睡。秸杆资源的浪费，实质上是水资源、耕地及农业投入的浪费。所以充分利用这些被废弃物的农业资源越来越引起科学家的关注。纤维素、半纤维素和木质素是秸杆植物细胞壁的主要成分，其中，纤维素含量最大，占细胞干质量的30%?50%。秸杆中的纤维素有着复杂的超分子结构，葡萄糖分子链内和链间通过氧链缔合成原纤维。原纤维内部分子密度大的地方为结晶区，而相对松散的为无定形区。通过电子显微镜对玉米秸杆进行扫描发现，玉米秸杆中的木质素和半纤维素覆盖纤维束，纤维束表面布满碎屑。纤维束结构有一定的孔隙存在，所以，可以通过添加某些溶剂，致使部分木质素和半纤维素等的化学键断裂而溶解，促使其形成无数微孔隙与孔洞，显著增加比表面积，增加其表面的活性位点，提高表面活性，增强玉米秸杆吸附剂的吸附性能能力。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于吸附水中砷的玉米秸杆的改性制备方法，目的是提供一种以玉米秸杆为原料，通过改性，制备可用于吸附水中砷的吸附剂的制备方法及吸附水中砷的处理方法。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案按照以下步骤进行:(1)将风干的玉米秸杆除去中间节，剪成短杆，洗涤并烘干至恒重，然后去除其表面硬皮，并剪切成直径0.8^1.2cm的秸杆颗粒；(2)将上述秸杆颗粒浸泡在体积浓度为0.8^1.2%的异丙醇中8?10h，取出后用去离子水洗净后烘干；(3)将步骤(2)中烘干后的秸杆颗粒浸泡在浓度为0.8^1.2mol/L的NaOH溶液中，浸泡6^8小时，取出后用去离子水洗净，使pH值为中性再烘干；(4)将步骤(3)中烘干的秸杆颗粒浸泡在浓度为0.18^0.22mol/L的草酸中，浸泡6?8小时，取出后用去离子水洗净，烘干，最终得到改性好的玉米秸杆吸附剂，其最大饱和吸附量达 94 μ g As (III) /g (稻杆)。 所述的用去离子水洗净是反复洗涤3飞次。 所述的烘干温度为73?77°C。 采用上述改性的玉米秸杆对水中的砷进行吸附时，按照以下步骤进行:将待处理含砷水的pH调整至8.5^9.5，控制温度为23?27°C，加入改性后的玉米秸杆，进行震荡至少90min。 与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是:本专利技术在制备用于吸附水中砷的改性玉米秸杆时，先要将经自然干燥的玉米秸杆用自来水反复冲洗干净，不得带有泥沙、尘土等，且要去除秸杆外硬皮，所用改性试剂量依所用玉米秸杆而定，但要保证所有玉米秸杆全部被浸没。 本专利技术所采用的改性方法是利用了异丙醇的溶解能力，以去除秸杆中的色素、某些极性物质，部分木质素和半纤维素等的化学键断裂而溶解；氢氧化钠的作用主要是进一步去除色素、半纤维素；加入草酸的目的主要是引进羧基，对秸杆进行去质子化，活化吸附位点，改善吸附性能。 本专利技术的优点有:(1)原料易得，价格低廉，且无毒无害；改性吸附剂主料为玉米秸杆，主要试剂有异丙醇、NaOH溶液、草酸溶液，是普通无毒的化学试剂；(2)对玉米秸杆进行改性的方法操作步骤简单，条件易于达到，无需高温高压，容易实现；(3)本专利技术开拓了玉米秸杆的应用领域，实现了废弃物的资源化应用；(4)有效地解决了贫困地区高砷型饮用水问题，使用后的吸附剂处理方便。 【具体实施方式】 实施例1(1)将风干的玉米秸杆除去中间节，剪成短杆，洗涤并烘干至恒重，然后去除其表面硬皮，并剪切成直径0.8^1.2cm的秸杆颗粒；(2)将上述秸杆颗粒浸泡在体积浓度为0.8%的异丙醇中9h，取出后用去离子水洗净后烘干；(3)将步骤(2)中烘干后的秸杆颗粒浸泡在浓度为0.8mol/L的NaOH溶液中，浸泡8小时，取出后用去离子水反复洗涤3飞次，使pH值为中性再于77°C烘干；(4)将步骤(3)中烘干的秸杆颗粒浸泡在浓度为0.22mol/L的草酸中，浸泡6小时，取出后用去离子水洗净，烘干，最终得到改性好的玉米秸杆吸附剂。 采用上述改性的玉米秸杆对水中的砷进行吸附，将待处理含砷水的pH调整至9.5，控制温度为27°C，加入改性后的玉米秸杆，进行震荡至少90min，测得其饱和吸附量达94 μ g As (III) /g (秸杆)，砷的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于吸附水中砷的玉米秸秆的改性制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）将风干的玉米秸秆除去中间节，剪成短杆，洗涤并烘干至恒重，然后去除其表面硬皮，并剪切成直径0.8~1.2cm的秸秆颗粒；（2）将上述秸秆颗粒浸泡在体积浓度为0.8~1.2%的异丙醇中8~10h，取出后用去离子水洗净后烘干；（3）将步骤（2）中烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为0.8~1.2mol/L的NaOH溶液中，浸泡6~8小时，取出后用去离子水洗净，使pH值为中性再烘干；（4）将步骤（3）中烘干的秸秆颗粒浸泡在浓度为0.18~0.22mol/L的草酸中，浸泡6~8小时，取出后用去离子水洗净，烘干，最终得到改性好的玉米秸秆吸附剂，其最大饱和吸附量达94μg As（Ⅲ）/g秸秆。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范荣桂，赵晓亮，董雪，姜清凤，郜秋平，戴艺，张世强，王全程，王建，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21