一种茶叶渣复合吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种茶叶渣复合吸附剂及其制备方法，属于吸附材料制备领域，该茶叶渣复合吸附剂由以下重量份数的原料制成：茶叶渣60‑72份、丙烯酸乳液32‑42份、纳米碳酸钙8‑12份、聚乙二醇8‑12份、膨胀珍珠岩8‑12份、10‑13%的硅酸钠溶液40‑50份、交联剂5‑9份、引发剂0.2‑0.4份和二月桂酸二丁基锡0.2‑0.4份。该茶叶渣复合吸附剂通过对茶叶渣进行改性，制备的吸附剂对重金属阳离子以及有机物如亚甲基蓝的吸附率很高，适用于重金属污染废水或染料废水的处理。

A compound adsorbent for tea residue and its preparation method

The invention discloses a tea slag composite adsorbent and preparation method thereof, belonging to the field of preparation of adsorption materials, the tea slag composite adsorbent comprises the following raw materials in parts by weight: made of sodium silicate solution of tea residue 60 72 copies, 42 copies of the 32 acrylic emulsion and nano calcium carbonate 8, poly 12 b two alcohol 8 12 copies, 12 copies, 8 perlite 10 13% 40 50 copies, 9 copies, 5 crosslinker initiator 0.2 0.4 and two lauric acid two butyl tin 0.2 0.4. The tea residue composite adsorbent is modified by tea residue. The adsorbent prepared by the tea residue has high adsorption rate for heavy metal cations and organic compounds such as methylene blue, and is suitable for the treatment of heavy metal polluted wastewater or dye wastewater.

【技术实现步骤摘要】
一种茶叶渣复合吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及吸附材料
，尤其是涉及一种茶叶渣复合吸附剂及其制备方法。
技术介绍
茶叶渣是茶叶产业的废弃物，一般是作为垃圾丢弃或焚烧处理，既不经济也造成了不同程度的环境污染，利用率比较低。茶叶渣本身具有多孔、比表面积大、比重小等优点，具有一定的亲和性，其主要组成部分纤维素和木质素上含有多种羟基、羧基等活性官能团，可对其进行醚化、酯化等化学改性，引入相应的作用基团，增加其吸附性能。现有技术中也有对茶叶渣等植物纤维进行改性制备吸附材料的技术方案。中国专利公开号CN107321315A公开一种新型磁性茶渣吸附材料及其制备方法，该材料利用废弃的茶渣和纳米Fe3O4作为主要成分，主要步骤为：将茶渣洗涤、去色、烘干、粉碎后，加入纳米Fe3O4粉末进行改性反应，反应后经洗涤、固液分离、烘干、研磨即得新型磁性茶渣吸附材料。该专利技术充分利用茶渣本身具有的孔隙结构和表面官能团、比表面积较大，具有良好的吸附性能等优点，结合纳米Fe3O4粉末的特性获得了这种磁性新型吸附材料，具有价格低廉、回收率高等特性。实验证实其对亚甲基蓝的脱色效率可达98.0%以上，且其吸附较为稳定，不造成二次污染，具有极高的利用价值，也为废弃茶渣的综合利用开辟了一条新的途径。该专利技术是采用浸渍法制备的吸附材料，茶叶渣与纳米Fe3O4的结合力不牢固，会影响材料本申请的吸附性能。中国专利公开号CN105618006A本专利技术公开了一种吸附金属离子的污水处理专用秸秆水凝胶复合材料的制备方法，所述水凝胶包含组分及各组分的重量份数为聚乙烯醇86-92份，膨润土0.5-4.0份，秸秆1.5-8份，硼酸1.0~2.0份。采用秸秆纤维素纤维以微纳米纤丝形式加入，纳米纤维素水凝胶是智能水凝胶的一种，是一种多孔材料，并且自身孔径小，多孔性赋予了其良好的保水能力，是一种多功能性吸附材料，具有快速高效、吸附容量高、选择性高的特点，对重金属离子的吸附具有显著的效果，同时制备工艺简单，成本低廉，可操作性强，在污水处理领域具有良好的应用前景。该专利技术制备的水凝胶复合材料没有经过交联反应，制备的吸附材料性能不稳定，使用寿命较短。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种茶叶渣复合吸附剂及其制备方法，通过对茶叶渣进行改性，制备的吸附剂对重金属阳离子以及有机物如亚甲基蓝的吸附率很高，适用于重金属污染废水或染料废水的处理。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种茶叶渣复合吸附剂，由以下重量份数的原料制成：茶叶渣60-72份、丙烯酸乳液32-42份、纳米碳酸钙8-12份、聚乙二醇8-12份、膨胀珍珠岩8-12份、10-13%的硅酸钠溶液40-50份、交联剂5-9份、引发剂0.2-0.4份和二月桂酸二丁基锡0.2-0.4份。进一步的，所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺或二乙烯基苯。进一步的，所述膨胀珍珠岩粒径为100-200目。进一步的，所述引发剂为过硫酸钠或过氧化苯甲酰。一种茶叶渣复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将茶叶渣粉碎至粒径为100-200目，预处理后加入2-3倍重量碱溶液浸泡12-24h；（2）然后加入丙烯酸乳液、交联剂、引发剂和二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀后在60-100℃反应0.5-1h，之后加入纳米碳酸钙、聚乙二醇和膨胀珍珠岩搅拌反应1-2h，产物过滤洗涤至中性，烘干；（3）将上述烘干后的物质浸泡在质量分数为10-13%的硅酸钠溶液中，烘干后高温煅烧，得产品。进一步的，所述步骤（1）中的预处理：是将粉碎后的茶叶渣置于120-150℃高温蒸汽预处理60-100min。进一步的，所述步骤（1）中碱溶液浓度为0.5-1mol/L。进一步的，所述步骤（3）中高温煅烧的温度为300-400℃。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术公开一种茶叶渣复合吸附剂，比表面积大，对Pb2+脱除率可以达到98%以上，对Cd2+脱除率可以达到97%以上，对亚甲基蓝的脱除率为95.2-97.5%，吸附性能优异。2、茶叶渣复合吸附剂基料为茶叶渣纤维和丙烯酸乳液，采用丙烯酸乳液对茶叶渣纤维进行改性，由于丙烯酸树脂属于大孔吸附材料，茶叶渣纤维和丙烯酸乳液在交联剂、引发剂、二月桂酸二丁基锡的作用下交联反应后，一方面能大大增强吸附剂的吸附性能，还能减少茶叶渣的吸水溶胀，增加吸附剂的使用寿命；且吸附剂中还添加有膨胀珍珠岩和纳米碳酸钙，其中膨胀珍珠岩本身具有蜂窝状结构，比表面积很大，吸附性能很强，将其和纳米碳酸钙加入到茶叶渣和丙烯酸中后，会均匀分散在吸附剂的网络状结构中，一方面增加吸附性能，另一方面能起到一定的物理交联点的作用，能进一步提高材料的稳定性；且交联后的产物浸泡在硅酸钠溶液中，即在交联后的产物外面形成硅胶层，硅胶本身也是多孔结构，一方面增加吸附性能，另一方面降低茶叶渣以及膨胀珍珠岩和纳米碳酸钙的吸水性，从而增加材料的使用寿命。3、本专利技术首先对茶叶渣进行预处理，即将粉碎后的茶叶渣置于120-150℃高温蒸汽中处理，能够脱除茶叶渣纤维中的果胶、色素和咖啡因等，使茶叶渣纤维中的孔结构暴露出来，增加其吸附性能；而脱除果胶、色素和咖啡因的茶叶渣纤维在碱液中进行活化，能够较大程度地破坏生物质材料原有的致密结构，暴露出更多的活性基团，增强吸附性能。最终的产品需要在300-400℃温度下煅烧，聚乙二醇和纳米碳酸钙会分解，进一步在材料内部形成微孔通道，增加吸附性能。具体实施方式下面结合具体的实施方式对本专利技术作进一步描述，以下实施例中的聚乙二醇为聚乙二醇400。实施例1一种茶叶渣复合吸附剂，由以下重量份数的原料制成：茶叶渣60份、丙烯酸乳液42份、纳米碳酸钙8份、聚乙二醇12份、膨胀珍珠岩8份、10%的硅酸钠溶液40份、交联剂5份、引发剂0.2份和二月桂酸二丁基锡0.2份。其中交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。其中膨胀珍珠岩的粒径为100目；引发剂为过硫酸钠。一种茶叶渣复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将茶叶渣粉碎至粒径为100目，置于150℃高温蒸汽预处理60min后，加入2倍重量浓度为0.5mol/L氢氧化钠溶液浸泡12h；（2）然后加入丙烯酸乳液、交联剂、引发剂和二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀后在60℃反应0.5h，之后加入纳米碳酸钙、聚乙二醇和膨胀珍珠岩搅拌反应1h，产物过滤洗涤至中性，烘干；（3）将上述烘干后的物质浸泡在质量分数为10%的硅酸钠溶液中12h，烘干后300℃高温煅烧，得产品。实施例2一种茶叶渣复合吸附剂，由以下重量份数的原料制成：茶叶渣65份、丙烯酸乳液40份、纳米碳酸钙9份、聚乙二醇11份、膨胀珍珠岩9份、11%的硅酸钠溶液42份、交联剂6份、引发剂0.25份和二月桂酸二丁基锡0.25份。其中交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。其中膨胀珍珠岩的粒径为120目；引发剂为过氧化苯甲酰。一种茶叶渣复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将茶叶渣粉碎至粒径为150目，置于140℃高温蒸汽预处理70min后加入2.2倍重量浓度为0.6mol/L氢氧化钠溶液浸泡15h；（2）然后加入丙烯酸乳液、交联剂、引发剂和二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀后在70℃反应0.8h，之后加入纳米碳酸钙、聚乙二醇和膨胀珍珠岩搅拌反应1.2h，产物过滤洗涤至中性，烘干；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种茶叶渣复合吸附剂，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：茶叶渣60‑72份、丙烯酸乳液32‑42份、纳米碳酸钙8‑12份、聚乙二醇8‑12份、膨胀珍珠岩8‑12份、10‑13%的硅酸钠溶液40‑50份、交联剂5‑9份、引发剂0.2‑0.4份和二月桂酸二丁基锡0.2‑0.4份。

【技术特征摘要】
1.一种茶叶渣复合吸附剂，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：茶叶渣60-72份、丙烯酸乳液32-42份、纳米碳酸钙8-12份、聚乙二醇8-12份、膨胀珍珠岩8-12份、10-13%的硅酸钠溶液40-50份、交联剂5-9份、引发剂0.2-0.4份和二月桂酸二丁基锡0.2-0.4份。2.根据权利要求1所述的一种茶叶渣复合吸附剂，其特征在于：所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺或二乙烯基苯。3.根据权利要求1所述的一种茶叶渣复合吸附剂，其特征在于：所述膨胀珍珠岩粒径为100-200目。4.根据权利要求1所述的一种茶叶渣复合吸附剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钠或过氧化苯甲酰。5.一种如权利要求1所述的茶叶渣复合吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将茶叶渣粉碎至粒径为100-200目，预处理后加...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟，张莉，徐雪丽，杨艳菊，张丽，
申请(专利权)人：南阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41