一种磁性秸秆壳聚糖吸附剂的制备方法及其处理方法技术

本发明专利技术描述了一种磁性秸秆壳聚糖吸附剂的方法及其处理方法

【技术实现步骤摘要】
一种磁性秸秆壳聚糖吸附剂的制备方法及其处理方法


[0001]本专利技术涉及一种磁性秸秆壳聚糖吸附剂的制备方法，还涉及该方法制得的吸附剂的处理方法，属于吸附剂

。

技术介绍

[0002]相比高级氧化技术和生化处理技术，吸附法因具有操作简单
、
成本低
、
能耗低及通用性强等优势而展现出优良的应用前景
。
传统吸附材料与被吸附物质不易分离，难再生，存在二次污染风险，用于水处理的成本较高
。
因此，设计便于分离且能反复利用的环保型吸附剂备受关注
。
[0003]秸秆是地球上第一大可再生资源，中国是农业生产大国，农作物秸秆产量约占全球秸秆资源量的五分之一
。
秸秆中富含羟基
(
‑
OH)
等活性官能团，且秸秆具有丰富的孔隙结构及较大的比表面积，这些特性使秸秆具备用作吸附剂的物理优势和化学优势
。
根据
2021
年全国秸秆资源台账统计结果显示，全国秸秆产生量
、
可收集量分别达
8.65
亿吨
、7.34
亿吨，其中直接还田量
4.02
亿吨，占秸秆可收集量的
54.7
％，此外用于饲料化
、
焚烧燃料化
、
弃置未利用的秸秆分别占可收集秸秆的
18
％
、8.5
％
、11.9
％
。
然而，秸秆直接还田后，配套农艺管理措施跟不上等因素，会大大限制还田效果，不仅未达到培肥土壤的目的，甚至会对后茬作物的生长和产量造成负面影响
。
秸秆长期被当作废弃物弃置或焚烧，会造成巨大的资源浪费和严重的环境污染问题
。
所以
,
利用秸秆作为原料制备可回收吸附剂处理废水不仅符合“双碳”要求，实现了秸秆的高值化利用，还提出了“以废治废”新思路，利国利民
。
[0004]染料废水和重金属废水都对生态环境造成了严重危害
。
染料废水具有高
pH
值
、
深色度
、
难降解及较大化学需氧量的特性，会对生态系统造成难以估量的危害
。
重金属废水中离子种类多
、
毒性大，会随着食物链富集，对人体有极大的危害
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决传统吸附过程中吸附剂与被吸附物质不易分离，易造成二次污染的问题并提供高效吸附剂和秸秆高值化利用新方案，制备了一种便于回收多次利用的绿色高效多对象吸附剂
。
[0006]本专利技术首先设计制备了磁性
Fe3O4
秸秆
/
壳聚糖吸附剂，将其利用于染料废水和重金属废水中的吸附净化过程中，完成吸附后加入外加磁场进行快速回收，加入解吸液乙酸
‑
乙醇混合溶液进行解吸再生吸附剂，多次利用
。
[0007]制备磁性
Fe3O4
秸秆
/
壳聚糖吸附剂的步骤如下：
[0008]步骤1：预处理原料秸秆，包括洗涤干
、
剪切等；
[0009]步骤2：制备酸性壳聚糖
‑
秸秆混合溶液，包括：称取一定量壳聚糖粉末，溶解于
HAc
溶液中，向溶液中加入适量秸秆粉末，搅拌均匀；
[0010]步骤3：制备
Fe3O4
‑
聚乙二醇分散溶液，包括：用吸液管移取定量聚乙二醇溶液，在玻璃棒不断搅拌下缓慢加入定量四氧化三铁粉末，充分混合至看不见明显粉末；
[0011]步骤4：制备
Fe3O4
‑
磁性秸秆壳聚糖溶液，将前述步骤中的两种溶液进行充分混合，调节
pH
至弱碱性，搅拌均匀；
[0012]步骤5：将水相溶液加入至油相中，恒温水浴条件下充分搅拌
1h
后，升温至
50℃
并逐滴加入交联剂和乳化剂，在
60℃
下反应
1.5h
后减压抽滤
、
有机溶剂洗涤
、
干燥后，得到产品；
[0013]步骤6：进行吸附实验，完成后通过环形磁铁设置外加磁场，快速分离吸附剂和吸附质，将吸附剂投放于2：1的乙酸
‑
乙醇解吸液中解吸再生，再生后的吸附剂可继续用于吸附过程中
。
[0014]有益效果：将本吸附剂用于重金属废水和染料废水的处理过程中，去除率均可达到
95
％以上，通过解吸再生重复利用五次后去除率仍可达到
90
％以上
。
附图说明
[0015]图1为本专利技术制备的磁性秸秆
/
壳聚糖吸附剂显微照片
。
[0016]图2为本专利技术制备的磁性秸秆
/
壳聚糖的磁性效果
。
[0017]图3为秸秆
、
壳聚糖
、Fe3O4、
磁性秸秆
‑
壳聚糖复合产品与吸附后的磁性秸秆
‑
壳聚糖复合产品的红外对比图
。
[0018]图4为本产品对于举例对象
(
染料废水模型
——
亚甲基蓝溶液
)
的吸附动力学图和准二级动力学拟合曲线
。
[0019]图5为本产品对于举例对象
(
染料废水模型
——
亚甲基蓝溶液
)
的吸附热力学图和
Freundlich
等温吸附模型拟合曲线
。
具体实施方式
[0020]具体实施方式1[0021]1)
预处理原材料秸秆：用去离子水洗净秸秆表面上的尘土，去除颗粒物杂质，然后烘箱中
60℃
条件下烘干
24h
，后将其剪成块状
。
[0022]2)
将步骤1得到的块状秸秆进行打粉过筛
.
[0023]3)
吸液管吸取
20mL
聚乙二醇溶液，充分搅拌状态下向其中加入
1.5gFe3O4
粉末，同方向缓慢充分搅拌，直至感觉无明显颗粒物，即得
Fe3O4
‑
聚乙二醇分散溶液
。
[0024]4)
本实施方法用到的制备磁性秸秆
/
壳聚糖吸附剂的方法：称取
2g
壳聚糖粉末，溶解于
100ml 2
％的
HAc
溶液配制成
1.5
％的壳聚糖溶液，向溶液中加入
0.22g
秸秆粉末，搅拌均匀
。
向混合溶液中逐滴加入步骤3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磁性秸秆壳聚糖吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：原材料秸秆预处理：用去离子水洗净秸秆表面上的尘土，去除颗粒物杂质，烘箱
60℃
条件下烘干
24h
，然后将其剪成块状，研磨成粉末；步骤二：称取一定量秸秆粉末，溶解于酸性壳聚糖溶液中；步骤三：滴加
Fe3O4
‑
聚乙二醇分散溶液，搅拌均匀，调节
pH
后转移至盛有油相的烧杯中，利用反向悬浮交联法，将水相加入油相当中
(
如：液体石蜡
)
，油相与壳聚糖溶液体积比为3：
10。
步骤四：烧杯加热并进行恒温搅拌，恒压滴液漏斗逐滴加入交联剂，加热反应，在
40℃
恒温水浴下搅拌
1h
，水浴锅升温至
50℃
后，恒压滴液漏斗逐滴加入
1mL
交联剂
(
如：戊二醛
)
和适量乳化剂
span
‑
80
，于
60℃
水浴下反应
1.5h
；步骤五：减压抽滤
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宏烨，戴小敏，冯凌竹，曹亚鹏，王莎莎，黄泽昊，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：