一种环氧氯丙烷/天冬氨酸改性核桃壳吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了了一种环氧氯丙烷/天冬氨酸改性核桃壳吸附剂的制备方法，主要包括如下步骤：（1）核桃壳的洗涤、粉碎、过筛；（2）将步骤（1）所得核桃壳原料在氢氧化钠溶液中浸泡，过滤，固体洗涤至中性；（3）将步骤（2）所得固体与氢氧化钠固体以及环氧氯丙烷反应，过滤洗涤至中性，得滤饼；（4）配制适量浓度的天冬氨酸的碱溶液；（5）将步骤（3）所得滤饼与步骤（4）所得的天冬氨酸碱溶液加热发生反应，洗涤至中性并烘干，收集产品，获得环氧氯丙烷/天冬氨酸改性的核桃壳吸附剂。本发明专利技术所得适用于吸附各类污水中的金属离子（特别是有害重金属离子）。

Preparation of a walnut shell adsorbent modified by epichlorohydrin/aspartic acid

The invention discloses a preparation method of walnut shell adsorbent modified by epichlorohydrin/aspartic acid, which mainly includes the following steps: (1) washing, crushing and sieving of walnut shell; (2) soaking, filtering and washing the walnut shell raw material in sodium hydroxide solution to neutral; (3) washing the solid and sodium hydroxide solid and epoxy in step (2) obtaining the solid and sodium hydroxide solid as well as the epoxy. The filter cake is obtained by the reaction of chloropropane, filtration and washing to neutrality; (4) the preparation of alkali solution with appropriate concentration of aspartic acid; (5) the filter cake obtained by step (3) reacts with the aspartic acid alkali solution obtained by step (4) the filter cake is heated, washed to neutrality and dried, the product is collected, and the walnut shell adsorbent modified by epichlorohydrin/aspartic acid is obtained. The invention is suitable for adsorbing metal ions (especially harmful heavy metal ions) in various kinds of sewage.

【技术实现步骤摘要】
一种环氧氯丙烷/天冬氨酸改性核桃壳吸附剂的制备方法
本专利技术涉及一种氨基酸改性的核桃壳吸附剂的制备方法，特别是一种用于吸附金属离子的环氧氯丙烷/天冬氨酸改性的核桃壳吸附剂的制备方法。
技术介绍
随着国家的经济发展以及工业化的大幅推进，各工业过程经常会排放大量污水，其中包括各种重金属离子。这些污水若不经处理就排入自然水体中，不仅会对生态环境以及生物的健康造成严重的危害，而且还会造成一部分重金属资源的严重浪费。因此如何处理这些工业废水中重金属离子一直是人们关注的热点话题。吸附法是目前最常用的用于处理水体中金属离子的方法之一。那么如何找到一种低价易得并且吸附容量较大的吸附剂材料成为了又一个关键问题。中国是一个传统的农业国，每年产生的农林废弃物可达几亿吨之多，若这些农林废弃物通过焚烧的方式处理，不仅会造成严重的环境污染，而且还将价值较高的有机物转化为无机物，造成资源的浪费。因此如何将这些农林废弃物有效的利用起来，对保护环境和可持续发展有重大意义。在中国，农林废弃物如核桃壳、甘蔗渣、花生壳等，其主要的成分为纤维素、半纤维素和木质素，这些物质含有大量的官能基团，可以用来结合重金属离子。但未改性的农林废弃物的吸附容量较低，若想将它们用于废水处理必须经过一定的改性手段。中国专利CN103922433A提出了一种将核桃壳制备成活性炭的制备方法，并用于去除废水中活性艳蓝KN-R染料。中国专利CN103007897A提出了一种硬脂酸改性的核桃壳吸附剂，并用于石油吸附。中国专利CN103752279A提出了一种含有双偕胺肟基团的改性核桃壳吸附剂及其制备方法，将核桃壳先与氢氧化钠溶液和环氧氯丙烷反应，再依次与二乙烯三胺、丙烯腈以及盐酸羟胺和碳酸钠的混合溶液进行反应，制得含双偕胺肟基的改性核桃壳吸附剂成品。但是在该专利技术中，所使用的氢氧化钠溶液将使得环氧氯丙烷部分水解生成丙三醇，从而影响后续反应的顺利进行。为了克服这一缺陷，本专利技术提出了将氢氧化钠溶液替换成氢氧化钠固体的方案，并进一步与天冬氨酸反应，获得环氧氯丙烷/天冬氨酸改性的核桃壳吸附剂，并用于金属离子吸附的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种氨基酸改性的核桃壳吸附剂，该吸附剂可用于吸附水体中的金属离子（Pb2+，Ni2+等）。本专利技术的方法包括如下步骤：一种用于吸附金属离子的环氧氯丙烷/天冬氨酸改性核桃壳的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）称取适量的核桃壳，用清水洗涤，过滤后在90℃下干燥至恒重，粉碎筛分，收集100~200目的颗粒，并将颗粒用去离子水浸泡24小时，过滤后在90℃下干燥至恒重，得核桃壳原料，备用；（2）称取适量的步骤（1）所得核桃壳原料在室温下用适量的氢氧化钠溶液浸泡1~2小时，过滤，颗粒用去离子水洗涤至中性，得颗粒备用；（3）将步骤（2）所得的颗粒与适量的氢氧化钠固体以及适量环氧氯丙烷加入到三口烧瓶中，在搅拌下加热至40~60℃，并在该温度下恒温反应1~2小时，反应结束后趁热过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性后备用；（4）称取适量的天冬氨酸加入到事先配制好的碱溶液中，搅拌至其完全溶解，得天冬氨酸碱溶液，备用；（5）将步骤（3）所得的滤饼与适量步骤（4）所得天冬氨酸碱溶液加入带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌下加热至40~80℃，并在该温度下恒温反应1~4小时，反应后趁热过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性，在90℃下烘干至恒重，得到目的产物。以每克核桃壳原料为基准，所述步骤（2）中氢氧化钠溶液的浓度为0.5~1.5mol/L，体积为10~15mL；以每克核桃壳原料为基准，所述步骤（3）中氢氧化钠质量为0.01~0.03g，环氧氯丙烷体积为10~15mL；以每克核桃壳原料为基准，所述步骤（4）中天冬氨酸的质量为1.0~6.0g，碱溶液则选自氢氧化钠、氢氧化钾中任一种的水溶液，其浓度为1.0~6.0mol/L，体积为10~15mL。本专利技术的创新点在于依次运用环氧氯丙烷和天冬氨酸对核桃壳进行化学接枝改性，使得改性后的核桃壳吸附剂对金属离子的吸附性能较未改性时显著提升。具体实施方式下面通过一系列实施例对本专利技术的方案作进一步的阐述，但本专利技术不仅仅局限于这些实施例。下面的实施例和对比例中所用的核桃壳原料经如下步骤获得：称取约100g核桃壳，用清水洗涤，过滤后在90℃下干燥至恒重，经粉碎和筛分，收集100~200目的颗粒，并将颗粒用去离子水浸泡24小时，过滤后在90℃下干燥至恒重，得核桃壳原料，备用。实施例1称取3g核桃壳原料在室温下用1.0mol/L氢氧化钠溶液45mL浸泡1小时，过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性；将所得滤饼与0.05g氢氧化钠固体以及45mL环氧氯丙烷加入到带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在60℃下搅拌反应1.5小时，趁热过滤；滤饼用去离子水洗涤至中性，备用。称取3.0g天冬氨酸和45mL浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液加入烧杯中，搅拌至天冬氨酸完全溶解，得天冬氨酸碱溶液，备用；将上述所得滤饼和天冬氨酸碱溶液加入到带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌下加热至50℃并恒温反应3小时。反应结束后，趁热过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性，并在90℃下干燥至恒重，得到目的产物记为P1。称取约40mg的产品P1置于具塞锥形瓶中，并加入25mL浓度为5.0mmol·L-1的硝酸铅溶液，然后将锥形瓶振荡摇匀后置于25℃的恒温水浴中进行静态吸附实验，恒温吸附48小时后过滤并收集滤液，测定滤液中Pb2+的残余浓度，计算可得产品P1对Pb2+的吸附容量为170.42mg·g−1。用浓度为0.1mol/L的EDTA二钠水溶液对吸附Pb2+后的P1进行再生，并用再生后的P1重复上述吸附试验，可得该吸附剂的1次重复使用吸附容量。如此重复使用4次后，可得其4次重复使用吸附容量为145.99mg·g−1。实施例2称取3g核桃壳原料在室温下用0.5mol/L氢氧化钠溶液40mL浸泡1小时，过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性；将所得滤饼与0.03g氢氧化钠固体以及35mL环氧氯丙烷加入到带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在45℃下搅拌反应1.5小时，趁热过滤；滤饼用去离子水洗涤至中性，备用。称取8.0g天冬氨酸和30mL浓度为4.0mol/L的氢氧化钾溶液加入烧杯中，搅拌至天冬氨酸完全溶解，得天冬氨酸碱溶液，备用；将上述所得滤饼和天冬氨酸碱溶液加入到带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌下加热至80℃并恒温反应2小时。反应结束后，趁热过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性，并在90℃下干燥至恒重，得到目的产物记为P2。称取约40mg的产品P2置于具塞锥形瓶中，并加入25mL浓度为5.0mmol·L-1的氯化镍溶液，然后将锥形瓶振荡摇匀后置于25℃的恒温水浴中进行静态吸附实验，恒温吸附48小时后过滤并收集滤液，测定滤液中Ni2+的残余浓度，计算可得产品P2对Ni2+的吸附容量为109.54mg·g−1。用浓度为0.1mol/L的EDTA二钠水溶液对吸附Ni2+后的P2进行再生，并用再生后的P2重复上述吸附试验，可得该吸附剂的1次重复使用吸附容量。如此重复使用4次后，可得其4次重复使用吸附容量为93.65mg·g−1。实施例3称取3g核桃壳原料在室温下用1.5mol/L氢氧化钠溶液35mL浸泡2小时，过滤，滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧氯丙烷/天冬氨酸改性核桃壳吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）称取适量的核桃壳，用清水洗涤，过滤后在90 ℃下干燥至恒重，粉碎筛分，收集100~200目的颗粒，并将颗粒用去离子水浸泡24 小时，过滤后在90 ℃下干燥至恒重，得核桃壳原料，备用；（2）称取适量的步骤（1）所得核桃壳原料在室温下用适量的氢氧化钠溶液浸泡1~2小时，过滤，颗粒用去离子水洗涤至中性，得颗粒备用；（3）将步骤（2）所得的颗粒与适量的氢氧化钠固体以及适量环氧氯丙烷加入到三口烧瓶中，在搅拌下加热至40~60 ℃，并在该温度下恒温反应1~2 小时，反应结束后趁热过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性后备用；（4）称取适量的天冬氨酸加入到事先配制好的碱溶液中，搅拌至其完全溶解，得天冬氨酸碱溶液，备用；（5）将步骤（3）所得的滤饼与适量步骤（4）所得天冬氨酸碱溶液加入带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌下加热至40~80 ℃，并在该温度下恒温反应1~4小时，反应后趁热过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性，在90 ℃下烘干至恒重，得到目的产物。

【技术特征摘要】
1.一种环氧氯丙烷/天冬氨酸改性核桃壳吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）称取适量的核桃壳，用清水洗涤，过滤后在90℃下干燥至恒重，粉碎筛分，收集100~200目的颗粒，并将颗粒用去离子水浸泡24小时，过滤后在90℃下干燥至恒重，得核桃壳原料，备用；（2）称取适量的步骤（1）所得核桃壳原料在室温下用适量的氢氧化钠溶液浸泡1~2小时，过滤，颗粒用去离子水洗涤至中性，得颗粒备用；（3）将步骤（2）所得的颗粒与适量的氢氧化钠固体以及适量环氧氯丙烷加入到三口烧瓶中，在搅拌下加热至40~60℃，并在该温度下恒温反应1~2小时，反应结束后趁热过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性后备用；（4）称取适量的天冬氨酸加入到事先配制好的碱溶液中，搅拌至其完全溶解，得天冬氨酸碱溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾作祥，励沈劢尚，薛为岚，梅华倩，金星宇，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31