灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料及其制备方法。S1.取干燥的灯心草，对其进行亲水处理，得到预处理灯心草；S2.配制三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐的混合溶液，调节pH为7.5

【技术实现步骤摘要】
灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及重金属吸附材料制备
，尤其涉及一种灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在各种水净化方法中，吸附被认为是一种简便、快速、经济的方法。其中生物质材料由于其绿色、天然、可降解被认为是一种环保、低成本、易于获得的理想吸附剂。
[0003]天然的生物质材料对污染物的吸附能力往往并不理想，对生物质材料进行改性是增强其吸附能力的重要手段。例如CN 102886243A以洋车前子壳粉和苯胺为原料，经过氧化聚合制备可对六价铬离子吸附容量达50mg/g的粉体材料。CN 106179209A利用3
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氨丙基三甲氧基硅烷和五水硫酸铜对竹炭粉进行改性，获得了对六价铬离子吸附容量为8.4mg/g的竹炭材料。CN106179247A利用十六烷基三甲基溴化铵和海藻酸钠对菌糠进行改性，获得了对六价铬离子最佳吸附容量为31.5mg/g的菌糠材料。然而在这些工作里，往往需要引入额外的非天然化学试剂，同时生物质是以粉体形式存在，不便于从水体中去除或回收再利用，而且改性所得材料的吸附容量也较低。因此，有必要开发一种绿色无污染，对六价铬离子吸附效果更好的高效生物质吸附剂。
[0004]灯心草是一种在我国资源丰富、来源广泛的多年生草本植物。在前期我们研究发现灯心草纤维具有非凡的三维网络结构和相互连接的通道，这使其具有优异的比表面积和孔隙率，因而是一种理想的吸附基材。基于这些优异性能我们先后利用灯心草纤维成功开发了一系列的染料吸附生物质纤维材料 (CN 109482154A)、烟气过滤生物质纤维材料等(CN 109499547A)。然而，灯心草自身对重金属离子缺乏合适的吸附位点，难以直接对重金属离子进行有效吸附。
[0005]聚多巴胺是一种天然黑色素，是一种天然绿色的生物基材料。近年来研究发现，多巴胺在氧化聚合过程中产生的聚多巴胺容易与基材表面结合。同时，由于其分子中含有大量酚羟基与胺基，可有效增强基底材料的吸附活性。现有技术有采用聚多巴胺对海绵、凝胶等材料进行改性用于铬离子的吸附，但吸附效果仍不够良好，而且制备方法繁杂，凝胶材料还容易溶胀破裂；还有采用聚多巴胺制备纳米颗粒吸附材料，虽然吸附效果显著提高，但纳米颗粒物回收困难，难以从水体中分离。
[0006]有鉴于此，有必要设计一种改进的灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料及其制备方法。通过采用多巴胺对亲水处理的灯心草进行改性，得到对六价铬离子吸附容量高且便于回收再利用的生物质基吸附材料，原料价廉易得，制备方法简单。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1.取干燥的灯心草，对其进行亲水处理，得到预处理灯心草；
[0010]S2.配制三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐的混合溶液，调节pH为7.5
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10，然后加入所述预处理灯心草，避光反应预设时间后，洗涤干燥得到灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述亲水处理包括：将所述灯心草加入包含阴离子表面活性剂的水中，加热处理20
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60min，然后洗涤干燥，得到所述预处理灯心草。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述灯心草与所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为(1
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3):1。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述加热处理的温度为80
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100℃。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述预处理灯心草与所述多巴胺盐酸盐的质量比为(1
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2):1。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述三羟甲基氨基甲烷和所述多巴胺盐酸盐的质量比为(5
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8):1。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述pH为8
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9，且通过盐酸调节。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料对六价铬离子的吸附容量为130
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140mg/g。
[0019]一种灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料，采用以上任一项所述的制备方法制备得到。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1.本专利技术提供的灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料的制备方法，首次将富含酚羟基与羧基的天然黑色素聚多巴胺与质轻、价格低廉、具有天然的中空多孔微通道网状结构的天然灯心草纤维生物质材料相结合，从而得到吸附位点分布丰富均匀，且不易堵塞的高吸附容量吸附材料。
[0022]2.本专利技术所用灯心草纤维与聚多巴胺均为绿色天然材料，所得材料对六价铬离子的吸附量达到了137mg/g，解决了现有生物质吸附材料制备中需要引入额外非天然成分增强吸附行为，并且吸附容量存在不足的问题。
[0023]3.本专利技术改性方法操作简单，原料来源广泛、成本低廉，聚多巴胺与灯心草均为天然生物质材料，可天然降解，不会对环境造成二次污染；具有很好的市场化应用前景。
[0024]4.本专利技术利用来源丰富、价格低廉的天然灯心草纤维作为吸附基底，聚多巴胺作为改性涂层，大大降低了单独使用聚多巴胺的成本。同时灯心草的中空多孔微通道网状结构的结构优势与大比表面积使吸附剂对六价铬离子具有高的吸附容量，相比粉状吸附材料，便于从水中回收，而且无需进行磁性改性，能够充分发挥其生物质孔隙结构，从而同时实现高吸附和可回收再利用性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术采用的灯心草实物图片。
[0026]图2为实施例1制备的吸附材料在三个不同温度下(25、35、45℃)，吸附容量随六价铬离子浓度的变化曲线。
[0027]图3为实施例1制备的吸附材料对50mg/L的六价铬离子溶液的吸附容量随时间变化曲线。
[0028]图4为实施例1制备的吸附材料对100mg/L的六价铬离子溶液的吸附容量随时间变化曲线。
[0029]图5为实施例1制备的吸附材料对300mg/L的六价铬离子溶液的吸附容量随时间变化曲线。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0031]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在具体实施例中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0032]另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.取干燥的灯心草，对其进行亲水处理，得到预处理灯心草；S2.配制三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐的混合溶液，调节pH为7.5
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10，然后加入所述预处理灯心草，避光反应预设时间后，洗涤干燥得到灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料。2.根据权利要求1所述的灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述亲水处理包括：将所述灯心草加入包含阴离子表面活性剂的水中，加热处理20
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60min，然后洗涤干燥，得到所述预处理灯心草。3.根据权利要求2所述的灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。4.根据权利要求3所述的灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于，所述灯心草与所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为(1
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3):1。5.根据权利要求2所述的灯心草基高吸附容量六价铬离子吸附材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，周佳艳，宋登鹏，蒋贝贝，郗蕊，徐卫林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：