本发明专利技术公开了一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂，由以下原料制成：玉米秸秆表皮、聚乙烯醇、环氧氯丙烷、偶氮二异丁腈、N，N‑二甲基甲酰胺、氢氧化钠、2‑溴异丁酰溴、二氯甲烷、吡啶、甲醇、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、溴化亚铜、溴化铜、N,N,N′,N″,N″‑五甲基二乙烯三胺、丙酮和去离子水。本发明专利技术还公开了一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂的制备方法。本发明专利技术增大了吸附量；吸附剂在吸附阶段不会被氧化，能进行循环利用。
【技术实现步骤摘要】
一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及Cr(VI)吸附剂，尤其涉及一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂及其制备方法。
技术介绍
六价铬(Cr(VI))是一种强氧化剂。它广泛存在于工业废水中，例如：电镀，纺织，皮革鞣制，金属表面处理，木材防腐，核电厂和铬酸盐制备工业。用吸附法处理铬废水关键在于制备高效廉价的吸附剂。玉米秸秆产量大，资源丰富，且玉米秸秆的主要成分是纤维素，纤维素本身不能吸附Cr(VI)，需要化学改性来赋予其吸附位点，而玉米秸秆纤维作为搭载吸附位点的骨架，使吸附剂体形化，便于应用，只需要通过简单的过滤就能实现吸附剂与废水的分离，这是对比于现有粉末类吸附剂的明显优势。但，纤维素的改性正面临着一把双刃剑。一方面，纤维素的高结晶度是维持长的纤维状结构的关键。另一方面，高结晶度意味着表面的活性羟基数目较少，也就是说，只有少数的位点可以用来改性。然而，长纤维结构是吸附剂便于应用的关键；丰富的活性羟基有利于后续的化学改性，接枝更多的吸附官能团，从而赋予材料更大的吸附量。因此，在纤维素的改性中需要在保持纤维状结构的前提下使纤维表面拥有更多的羟基。Cr(VI)在废水中以阴离子形式存在，如：HCrO4-和CrO42-。因此，通常用胺基来吸附Cr(VI)，胺基在酸性条件下质子化形成铵根离子带正电。但，六价铬(Cr(VI))是一种强氧化剂，胺基是还原性的官能团，它们容易发生氧化还原反应，使吸附剂化学结构被破坏，不能循环利用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种吸附速率非常快，远远的小于氧化还原速率，使吸附剂在吸附阶段不会被氧化的循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂及其制备方法。本专利技术的实施例提供一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂，由以下原料制成：玉米秸秆表皮、聚乙烯醇、环氧氯丙烷、偶氮二异丁腈、N，N-二甲基甲酰胺、氢氧化钠、2-溴异丁酰溴、二氯甲烷、吡啶、甲醇、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、溴化亚铜、溴化铜、N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙烯三胺、丙酮和去离子水。一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂的制备方法，包括以下步骤：S1.将玉米秸秆表皮预处理，得到玉米秸秆纤维；S2.将步骤S1得到的玉米秸秆纤维和去离子水、N，N-二甲基甲酰胺、偶氮二异丁腈添加到锥形瓶中，在75℃剧烈搅拌10min；S3.加入环氧氯丙烷和2.5mol/LNaOH，反应1h；S4.加入1g/L聚乙烯醇，反应12h；S5.将步骤S4得到的产物和2-溴异丁酰溴、二氯甲烷、吡啶混合，在25℃反应24h；S6.将步骤S5得到的产物依次用二氯甲烷、丙酮和去离子水洗涤；S7.用原子转移自由基技术来接枝甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；S8.将步骤S7得到的产物和去离子水、甲醇、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、溴化亚铜、溴化铜加入到锥形瓶中，再在氮气保护下加入N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙烯三胺，在38℃反应1h；S9.将步骤S8得到的产物依次用丙酮和离子水洗涤，即得到能循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂。进一步，所述步骤S1中，将玉米秸秆切成5cm长的段，剥取表皮得到玉米秸秆表皮，将玉米秸秆表皮浸泡在80℃的9％的NaOH溶液中反应2h，洗净，即得到玉米秸秆纤维。进一步，所述步骤S2中，玉米秸秆纤维为1g，去离子水为50mL，N，N-二甲基甲酰胺为4mL，偶氮二异丁腈为0.1g添加到250mL的锥形瓶中。进一步，所述步骤S3中，环氧氯丙烷为3mL，2.5mol/LNaOH为50mL。进一步，所述步骤S4中，1g/L聚乙烯醇为100mL。进一步，所述步骤S5中，步骤S4得到的产物1g，2-溴异丁酰溴为7.5mL，二氯甲烷为30mL，吡啶为3mL。进一步，所述步骤S8中，步骤S7得到的产物1g，去离子水为20mL，甲醇为20mL，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为2mL，溴化亚铜为0.02g，溴化铜为0.1g，N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙烯三胺为0.5mL。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)利用聚乙烯醇(PVA)前处理的方法先在玉米秸秆表面接枝丰富的羟基再作后续改性，使环氧氯丙烷交联PVA和纤维素，从而增加纤维表面的羟基数量，增加溴化位点，提高接枝密度，增大吸附量。(2)选取甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为改性剂，使用叔胺基来改性，相比于常用的伯胺基和仲胺基(具体的常用试剂有PEI，三乙烯四胺，四乙烯五胺等)，叔胺基中的甲基对于氮有保护作用，抗氧化性增强，同时，吸附剂在水中是聚合物刷结构，吸附速率非常快，远远的小于氧化还原速率，使吸附剂在吸附阶段不会被氧化，循环利用性能优异，重复使用20个周期吸附量基本无衰减。附图说明图1是本专利技术一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂制备方法的一流程图。图2原样、直接接枝PDMAEMA样和本专利技术样品的吸附量对比图。图3是本专利技术吸附剂的吸附-脱附循环结果图，a是循环吸附量，b是过循环后的红外光谱。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。本专利技术的实施例提供了一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂，由以下原料制成：玉米秸秆表皮、聚乙烯醇、环氧氯丙烷、偶氮二异丁腈、N，N-二甲基甲酰胺、氢氧化钠、2-溴异丁酰溴、二氯甲烷、吡啶、甲醇、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、溴化亚铜、溴化铜、N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙烯三胺、丙酮和去离子水。请参考图1，一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂的制备方法，包括以下步骤：S1.将玉米秸秆表皮预处理，得到玉米秸秆纤维；具体地，将玉米秸秆切成5cm长的段，剥取表皮得到玉米秸秆表皮，将玉米秸秆表皮浸泡在80℃的9％的NaOH溶液中反应2h，洗净，即得到玉米秸秆纤维，简称CSF。S2.将步骤S1得到的CSF和去离子水、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、偶氮二异丁腈(AIBN)添加到锥形瓶中，优选地，CSF为1g，去离子水为50mL，DMF为4mL，AIBN为0.1g，在75℃剧烈搅拌10min；S3.加入环氧氯丙烷和2.5mol/LNaOH，优选地，环氧氯丙烷为3mL，2.5mol/LNaOH为50mL，反应1h；S4.加入1g/L聚乙烯醇，优选地，1g/L聚乙烯醇为100mL，反应12h，得到CSF-CSF-E/PVA；S5.将步骤S4得到的产物(CSF-CSF-E/PVA)和2-溴异丁酰溴(BIBB)、二氯甲烷、吡啶混合，优选地，CSF-CSF-E/PVA为1g，BIBB为7.5mL，二氯甲烷为30mL，吡啶为3mL，在25℃反应24h；S6.将步骤S5得到的产物依次用二氯甲烷、丙酮和去离子水洗涤，得到溴化产物CSF-CSF-E/PVA-Br；S7.用原子转移自由基技术(ATRP)来接枝甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)；S8.将步骤S7得到的产物(CSF-E/PVA-Br)和去离子水、甲醇、DMAEMA、溴化亚铜、溴化铜加入到锥形瓶中，再在氮气保护下加入N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙烯三胺(PMDETA)，优选地，CSF-E/PVA-Br为1g，去离子水为20mL，甲醇为20mL，DMAEMA为2mL，溴化亚铜为0.02g，溴化铜为0.1g，PMDETA为0.5mL，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂，其特征在于，由以下原料制成：玉米秸秆表皮、聚乙烯醇、环氧氯丙烷、偶氮二异丁腈、N，N‑二甲基甲酰胺、氢氧化钠、2‑溴异丁酰溴、二氯甲烷、吡啶、甲醇、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、溴化亚铜、溴化铜、N,N,N′,N″,N″‑五甲基二乙烯三胺、丙酮和去离子水。
【技术特征摘要】
1.一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂，其特征在于，由以下原料制成：玉米秸秆表皮、聚乙烯醇、环氧氯丙烷、偶氮二异丁腈、N，N-二甲基甲酰胺、氢氧化钠、2-溴异丁酰溴、二氯甲烷、吡啶、甲醇、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、溴化亚铜、溴化铜、N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙烯三胺、丙酮和去离子水。2.一种循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将玉米秸秆表皮预处理，得到玉米秸秆纤维；S2.将步骤S1得到的玉米秸秆纤维和去离子水、N，N-二甲基甲酰胺、偶氮二异丁腈添加到锥形瓶中，在75℃剧烈搅拌10min；S3.加入环氧氯丙烷和2.5mol/LNaOH，反应1h；S4.加入1g/L聚乙烯醇，反应12h；S5.将步骤S4得到的产物和2-溴异丁酰溴、二氯甲烷、吡啶混合，在25℃反应24h；S6.将步骤S5得到的产物依次用二氯甲烷、丙酮和去离子水洗涤；S7.用原子转移自由基技术来接枝甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；S8.将步骤S7得到的产物和去离子水、甲醇、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、溴化亚铜、溴化铜加入到锥形瓶中，再在氮气保护下加入N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙烯三胺，在38℃反应1h；S9.将步骤S8得到的产物依次用丙酮和离子水洗涤，即得到能循环利用性能优异的Cr(VI)吸附剂。3.根据权利要去2所述的循环利用性能优异的Cr...
【专利技术属性】
技术研发人员：文学，严春杰，周森，孙娜，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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