丝瓜络作为吸附剂在金属离子吸附中的应用制造技术

本发明专利技术涉及了一种丝瓜络作为吸附剂在金属离子吸附中的应用。该方法所用丝瓜络来源于丝瓜的果实，经去皮去核后得到天然吸附材料，可直接应用于吸附溶液中、尤其是水溶液中的金属离子。丝瓜络来源广泛，可生物降解，处理工艺简单，在污水处理方面可部分替代合成高分子材料，并具有环境友好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天然材料丝瓜络在金属离子吸附中的应用，尤其是对水体系中金 属离子的吸附应用，属于天然高分子材料应用或水处理

技术介绍
资源短缺和环境污染已成为当今世界两个主要的问题，因此，利用天然可再生资 源，开发环境友好产品和技术将成为可持续发展的必然趋势。纤维素是地球上最丰富 的可再生资源，具有价廉、可降解和环境友好等特点。近年来，我国水污染事故频发，我国70%以上的河流都受到了不同程度的污染， 江河的水污染形势十分严峻。目前处理金属离子废水的主要方法还是沉淀法、电解法、 电渗析法、离子交换法、磁分离法、生化法和吸附法等，这些方法成本高某些方法还 容易造成二次污染。某些人工合成的吸附剂或离子交换树脂虽然吸附性能较天然高分 子好，但在其生产过程中会给环境带来一定的污染，同时开发成本也较高。因此，开 发工艺简单、成本低廉、环境友好的金属离子处理剂具有重要的意义和广阔的前景。天然高分子材料不仅具有质轻价廉易得等优点，而且具有亲水性，带有配位基、 易于进行化学改性来满足不同的应用需要，以及具有生物降解和可再生特性，是环境 友好材料。丝瓜络是丝瓜果实中的维管束，主要由纤维素、半纤维素及木素组成。它 具有独特的多孔性物理结构和优良的机械强度，在我国江、浙、沪、豫、赣、陕等很 多地方广泛种植。丝瓜络具有既亲水又亲油的两亲化学结构和独特的空间物理结构， 应具有特殊的吸附性能。如在其结构单元中引入更多的亲水基团，将进一步改变其对 金属离子吸附的选择性和吸附容量。尽管如此，在各种植物纤维中，研究较多的是棉纤维、甘蔗渣、秸秆和芝麻秆等， 学术界对丝瓜络的研究很少。我国开展的有关丝瓜络的研究集中在其药用价值上，即 使是对丝瓜络中无机离子的测定也带有相同的目的；国外受种植量的影响，对丝瓜络 的研究主要集中在南美和亚洲。如巴西Tanobe等人对丝瓜络用NaOH和甲基丙烯酸 进行处理，分析了丝瓜络处理前后的化学与物理结构、热性能及溶解能力；巴基斯坦 的Nasreen等则采用丝瓜络为固定化载体，附着对金属离子有特殊吸附功能的微球藻， 用以处理含Cc^+污水，通过静态和动态的吸附实验，表征了丝瓜络作为小球藻的载体后，小球藻的吸附容量，发现其对Cd"的吸附容量有所增力n,如含150mg/L的Cd2+ 溶液，采用未固载的小球藻吸附时其容量为33.5mg/g，而固载后为39.2mg/g，动态吸 附实验表明其对CcP的最大吸附容量可达192mg/g; Zampieri等将丝瓜络独特的物理 结构引入沸石多层宏观结构中，来制备具有生物活性结构的催化反应器。此外，丝瓜 络作为载体还可用于乙醇的生产、多灵菌的固定降解等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供丝瓜络作为吸附剂在金属离子吸附中的应用。 丝瓜络的来源丝瓜络来源于丝瓜的果实，通过去皮去核后得到； 本专利技术的丝瓜络在金属离子吸附领域的应用为直接用于对水体系中金属离子的 吸附和脱附。由于丝瓜络具有特殊的物理结构(参见附图1和附图2)，因此具有良好的吸附 性能。对金属离子进行吸附的方法是(1)对于含有Ca2+、 Mn2+、 Cu2+、 Na+、 Zn2+、 Cd2+、 Fe3+、 Ba2+、 Ag+、 Co2+、 Pb2+ 中的一种或几种的待处理水体系，采用丝瓜络用静态吸附的方法进行水处理，即 取丝瓜络浸没于待处理水体系中，静置l 24h。其吸附规律是(a) 对包含Ca2+、 Na+、 Cu2+、 Mn2+、 Ba2+、 Fe3+、 Zn2+、 Cc^+的盐酸盐溶液(各 金属离子浓度约0.01M): Fe3+> Zn2+>Ba2+> Cu2+> Na+> Cd2+> Mn2+> Ca2+ (按质量)(b) 对包含ZnCl2、 Pb(Ac)2、 CdCl2的混和溶液(各金属离子浓度约0.005M): Pb2+>Zn2+>Cd2+ (按质量)(c) 对包含Pb(Ac)2、 Co(N03)2、 AgN03的混合溶液(各金属离子浓度约0.01M): Pb2+〉Co2+〉Ag+(按质量)对F^+的去除率最高。吸附容量与金属离子浓度、丝瓜络用量、吸附温度、待处 理水体系的pH等因素有关。(2)对于含有Ca2+、 Mn2+、 Cu2+、 Na+、 Zn2+、 Cd2+、 Fe3+、 Ba2+、 Ag+、 Co2+、 Pb2+ 中的一种或几种的待处理水体系，采用丝瓜络用动态吸附的方法进行水处理。即将丝 瓜络固定在流动床中，让待处理的水体系流经丝瓜络，吸附去除金属离子。其吸附规 律同上，吸附容量与金属离子浓度、丝瓜络用量、吸附温度、待处理水体系的pH、水体系的流动速率等因素有关。丝瓜络在金属离子吸附中的应用，其表征方法如下实验所用的含<^2+、 Mn2+、 Cu2+、 Na+、 Zn2+、 Cd2+、 Fe3+、 Ba2+、 Ag+、 Co2+、 Pb2+金属离子的吸附溶液由其对应 的分析纯或化学纯试剂加去离子水配制而成，并滴加适量HCl或Hac，以备用。采用 丝瓜络用静态吸附的方法进行水处理，即取丝瓜络浸没于待处理水体系中，静置1 24h。所述的吸附金属离子的应用，金属离子吸附树脂在pH=0.5 7.0对各种金属离 子进行吸附，在pH=7.0 12.0环境下进行脱附。在进行有色金属离子溶液吸附实验 中，树脂表面颜色呈现溶液颜色并随吸附时间延长而加深，相应的金属离子溶液颜色 变浅。在其吸附量的表征过程中，利用原子发射光谱(AES)测定丝瓜络吸附树脂对混 合金属离子溶液对各个金属离子吸附能力，主要是考虑到该方法可以对多种元素同时 激发测定，从而大大简化了测试步骤。利用原子吸收光谱(AAS)考察了对单个金属离 子的吸附容量。本专利技术的原材料天然高分子材料为葫芦科植物丝瓜的干燥成熟果实的维管束， 俗称丝瓜络或丝瓜筋。本专利技术所用原材料丝瓜络具有吸附性强、环境友好、价格低廉，且具有良好的物 理化学稳定性和热性能，能够在较苛刻的酸碱性环境和较高的温度下使用，因而具有 广泛的应用范围。基于丝瓜络良好的物理化学和优异的机械稳定性，所得的丝瓜络粉 末能够在较为苛刻的条件下使用，并且可以通过脱附后重复使用。本专利技术所用的原料丝瓜络来源广泛，可生物降解，并且是可再生资源，大量使用 可以带动我国农业尤其是贫穷落后地区的农业产业化进程，提高农民的收入，具有经 济和社会双重效益。 附图说明图1丝瓜络的形貌a)整体外观b)纵向断面c)横向断面 图2丝瓜络的微观结构扫描电镜照片a)丝瓜络中的一根纤维表面(200倍)b)纤维的断面结构(200倍) 具体实施例方式现将本专利技术的具体实施例进一步说明如后。实施例l:静态吸附的方法进行水处理将天然丝瓜络剪成小块，测定其对混合金属离子的吸附能力，方法是 (1)取1.5g丝瓜络，转入三颈瓶，加入150mL金属离子混合溶液，滴加适量HC1或HAc，调节混合溶液pH值为3~4。在7(TC温度下搅拌6小时。去离子水洗涤丝 瓜络3次，在8(TC下烘干。以备进行原子发射光谱测试。(2)在吸附实验中，使用了三种不同的金属离子混合溶液a) 包含Ca2+、 Na+、 Cu2+、 Mn2+、 Ba2+、 Fe3+、 Zn2+、 Cd2+的盐酸盐溶液(本文档来自技高网...

【技术保护点】
丝瓜络作为吸附剂在金属离子吸附中的应用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘引烽，毛金浩，杨红，王立平，戴玉霞，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]