一种去除水中表面活性剂的改性秸秆吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种去除水中表面活性剂的改性秸秆吸附剂的制备方法，其包括：S1、将秸秆与聚乙烯亚胺的溶液混合后，进行搅拌；S2、加入单宁酸或单宁酸溶液，再次搅拌，离心分离上清液，烘干，制得改性秸秆吸附剂。本发明专利技术以秸秆为吸附剂底物，秸秆本身具有多孔性，对该秸秆采用聚乙烯亚胺和单宁酸改性，使秸秆表面连接多种活性基团得到新型改性秸秆吸附剂，该改性秸秆吸附剂在对污水进行处理时，其利用表面的这些活性基团与表面活性剂的基团连接，将表面活性剂固定在吸附剂上，对水中表面活性剂起到去除作用。经过实际测试，本发明专利技术提供的改性秸秆吸附剂制得的产品，具有吸附效率高、绿色环保等优点，其对水中SDBS的吸附率达到88％以上。其对水中SDBS的吸附率达到88％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种去除水中表面活性剂的改性秸秆吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，尤其是一种去除水中表面活性剂的改性秸秆吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]生活污水主要来源于厨房污水、生活洗涤污水和冲厕水等，根据来源可分为黑水和灰水。黑水来自厕所，包括水、尿液、粪便等；灰水主要来自厨房、洗衣、洗澡等生活洗涤用水。作为衣物清洗剂和餐具洗涤剂的主要成分，表面活性剂成为灰水中污染物的重要来源。
[0003]表面活性剂是具有两亲结构的化合物，包括亲水基头部和疏水基尾部。根据亲水基电荷的不同，可将其分为阳离子、阴离子、非离子及两性型。直链烷基苯磺酸钠(LAS)是最常见的阴离子表面活性剂之一，近 80％的家用清洗剂都用到它。由于分子上的亲水和疏水基团，阴离子表面活性剂会在水面下聚集形成隔离层，限制复氧过程，降低水中的溶解氧含量，另外，含阴离子表面活性剂的废水可明显增加疏水性、持久性有机污染物的溶解度，导致急性和慢性毒性。灰水直接排放还会对土壤及农作物产生不良影响。一些研究表明，未经处理的灰水直接用于灌溉可能会增加土壤盐分、碱度和pH值，从而影响植物健康和土壤水力特性。
[0004]因此，去除污水中的表面活性剂对保护水质和生态环境至关重要，开发一种高效、环保的表面活性剂的去除方法成为了环保研究人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种去除水中表面活性剂的改性秸秆吸附剂及其制备方法，以秸秆为吸附剂底物，对秸秆进行改性，得到一种改性秸秆吸附剂，其对表面活性剂LAS表现出极好的吸附效果，同时对阳离子表面活性剂和中性表面活性剂也有一定吸附效果。本专利技术提供了一种低成本的高效吸附剂，一方面可以有效去除污水中的表面活性剂，保护水质和生态环境，另一方面降低水处理成本，同时还将农村秸秆变废为宝，有效缓解农村领域秸秆焚烧污染大气的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0009]一方面，本专利技术提供一种去除水中表面活性剂的改性秸秆吸附剂的制备方法，其包括：
[0010]S1、将秸秆与聚乙烯亚胺的溶液混合后，进行搅拌；
[0011]S2、加入单宁酸或单宁酸溶液，再次搅拌，离心分离上清液，烘干，制得改性秸秆吸附剂。
[0012]优选地，所述聚乙烯亚胺为分枝状聚乙烯亚胺或超支化聚乙烯亚胺。
[0013]根据本专利技术的较佳实施例，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆、竹子秸秆
中的任一种或几种；所述秸秆为颗粒状或段状。
[0014]根据本专利技术的较佳实施例，聚乙烯亚胺的溶液浓度为4
‑
6g/L，溶剂可为水或甲醇、乙醇、丙酮等；优选为水；所述秸秆与聚乙烯亚胺的溶液的用量比为每1
‑
1.5g秸秆添加50mL的聚乙烯亚胺溶液。
[0015]根据本专利技术的较佳实施例，所述秸秆与聚乙烯亚胺的质量比为 3
‑
5:1。
[0016]根据本专利技术的较佳实施例，所述聚乙烯亚胺与单宁酸的用量比 10
‑
15:1；在反应体系中，PEI与TA的浓度比为10
‑
15:1。
[0017]根据本专利技术的较佳实施例，单宁酸溶液的浓度为0.3
‑
0.5g/L，用量为每1
‑
1.5g秸秆添加50mL的单宁酸溶液。
[0018]根据本专利技术的较佳实施例，S1中，搅拌时间为10
‑
15分钟，反应温度为25
‑
35℃。
[0019]根据本专利技术的较佳实施例，S2中，搅拌时间为3
‑
12h，反应温度为 25
‑
35℃。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种去除水中表面活性剂的改性秸秆吸附剂，其采用上述任一实施例制备方法得到。
[0021](三)有益效果
[0022]本专利技术的技术效果在于：
[0023](1)本专利技术以秸秆为吸附剂底物，秸秆本身具有多孔性，具有物理吸附作用，对该秸秆采用聚乙烯亚胺和单宁酸改性，使秸秆表面连接多种活性基团得到新型改性秸秆吸附剂，该改性秸秆吸附剂在对污水进行处理时，其利用表面的这些活性基团与表面活性剂的基团连接，将表面活性剂固定在吸附剂上，对水中表面活性剂起到去除作用。
[0024](2)经过实际测试发现，本专利技术提供的改性秸秆吸附剂制得的产品，具有吸附效率高、绿色环保等优点，其对十二烷基苯磺酸钠 (SDBS)或十二烷基硫酸钠(SDS)的吸附率达到88％以上，对阳离子和中性表面活性剂也有一定吸附效果。
[0025](3)本专利技术制备的改性秸秆吸附剂，以秸秆为吸附剂底物，其来源丰富，与市售活性炭等表面活性剂相比，原材料更易获取、成本非常低廉；用于去除水中表面活性剂时，不仅低能耗、吸附效率高、无二次污染等优势，一方面有助于缓解农村领域秸秆焚烧污染大气的问题，另外也为污水中表面活性剂的去除提供了一种更环保、高效、廉价的高效吸附剂产品。
[0026](4)本专利技术的制备方法简单，条件也简单，不需要用到强酸性或碱性等化合物或有机溶剂，制备方法无二次污染，常温下即可制备，工艺能耗低，易于操作。
具体实施方式
[0027]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。
[0028]本专利技术利用聚乙烯亚胺和单宁酸改性秸秆，聚乙烯亚胺是一种水溶性高分子聚合物，官能团较多，尤其是分枝状聚乙烯亚胺或乙二胺封端的聚乙烯亚胺具有树枝状结构，分子链不易缠绕或折叠，使分子中含有大量活性的极性基团(氨基)和疏水基团(乙烯基)裸露在外部，大量的基团一方面可紧密结合(抓取)在秸秆上，另一方面又与其他的分子 (特别是表面活性剂分子)之间具有很好的结合性。
[0029]分枝状聚乙烯亚胺或乙二胺封端的聚乙烯亚胺具有反应性很强的伯胺和仲胺，能
够很容易地与环氧、醛反应，其胺基能与羟基反应生成氢键，与羧基反应生成离子键，也能与碳酰基反应生成共价键；聚乙烯亚胺同时具备极性基团(氨基)和疏水基团(乙烯基)，故其能够与不同的物质表面的基团相结合，为高效固定表面活性剂提供条件。相较于线性聚乙烯亚胺而言，分枝状聚乙烯亚胺端部的活性NH2
‑
大多露在外部，由此制备的吸附剂的吸附性能更优，聚乙烯亚胺在秸秆上的结合也更牢固。
[0030]单宁酸的结构式如下：
[0031][0032]单宁酸具有呈辐射状分散的分支结构，且带有大量活性苯羟基，羰基等，这些极性基团可以与秸秆上连接的聚乙烯亚胺进行牢固结合，同时还为秸秆提供了丰富的羟基和羰基，这些都极易与表面活性剂上的基团形成连接(如氢键连接)，补充了聚乙烯亚胺只有NH2
‑
、NH
‑
、乙烯基等的不足，扩展了秸秆表面聚乙烯亚胺的空间结构和活性基团的覆盖范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除水中表面活性剂的改性秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于，其包括：S1、将秸秆与聚乙烯亚胺的溶液混合后，进行搅拌；S2、加入单宁酸或单宁酸溶液，再次搅拌，离心分离上清液，烘干，制得改性秸秆吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆、竹子秸秆中的任一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，聚乙烯亚胺的溶液浓度为4
‑
6g/L，溶剂为水；所述秸秆与聚乙烯亚胺的溶液的用量比为每1
‑
1.5g秸秆添加50mL的聚乙烯亚胺溶液。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述秸秆与聚乙烯亚胺的质量比为3
‑
5:1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯亚胺与单宁酸的用量比10
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云，何志琴，齐本坤，陈盛，李松，夏训峰，刘平，杨海波，陈晓冬，
申请(专利权)人：生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心，
类型：发明
国别省市：