一种柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术属于工业废水处理和污染物治理技术领域，具体涉及一种柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂的制备方法及应用。具体方法：首先对天然油菜秸秆进行清洗、烘干、破碎、筛分后备用；然后用柠檬酸对其进行表面修饰，制得新型吸附剂柠檬酸修饰油菜秸秆。将制得的吸附剂用于处理工业废水，去除废水中的阳离子染料及重金属离子。通过静态吸附试验结果表明，该吸附剂对于阳离子染料及金属离子具有较好的吸附性能。该发明专利技术不仅实现了农业废弃物资源的回收利用，并且得到了廉价、高效的新型吸附剂用于处理工业废水。吸附剂制备工艺简单，成本低廉且吸附效果较好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物吸附剂的制备及工业废水中污染物治理的
，具体涉及一种柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂的制备方法及应用。
技术介绍
随着染料工业的发展，环境污染问题日益突出，染料废水已成为我国目前主要有害的工业废水之一。染料结构中因具有复杂的芳环结构，性质稳定难以生物降解。这些基团也会对人类造成皮肤刺激，过敏性皮炎，癌症及基因突变等伤害。染料废水使河水着色， 严重破坏了水体的自然生态链，同时也大大降低了水体的经济价值。因此，如何去除工业废水中的染料成为国内外众多学者研究的热点。传统的去除废水中染料的方法有化学混凝法、氧化法、过滤法、生物处理法、吸附法等。其中吸附法具有工艺简单，吸附效率高，适用范围宽、性能稳定且有利于综合利用等特点而在污水处理中得到广泛的应用。由于印染废水中染料种类繁多，选择合适的吸附剂是用吸附法处理染料废水的关键所在。近年来，利用廉价易得的材料作为吸附剂在染料废水的处理中得到较多的研究。 油菜是在中国广泛种植的经济作物。每年都会有大量的油菜秸秆产生。天然秸秆结构中含有的木质素、纤维素及半纤维素本身可以作为活性基团应用于废水处理，但因其吸附性能较低而使其应用受限。因此，为了提高油菜秸秆的吸附性能，增强其利用效率，本专利技术应用柠檬酸对其表面进行修饰。目前，应用柠檬酸修饰油菜秸秆作为吸附剂用于处理废水还未见报道。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供了一种操作工艺简单、成本低廉的柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂的制备方法及应用。为了实现上述目的，本专利技术提出的一种柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂的制备方法， 具体步骤如下(1)材料的物理处理将干燥的油菜秸秆剪成小段后用搅拌机进一步磨碎，然后过100目分样筛，取分样筛筛下部分用蒸馏水清洗3-6次后，用真空泵抽滤直至滤液变澄清，得到的油菜秸秆粉末于电热鼓风干燥箱中干燥24h后得干燥的油菜秸秆粉末。(2)化学修饰①将干燥的油菜秸秆粉末用20v/v%异丙醇刚好浸没，搅拌24h后，用真空泵抽滤，再用20v/v%异丙醇清洗3次，最后用蒸馏水清洗至滤液变澄清，所得固体于55°C电热鼓风干燥箱中干燥24h后备用。该步骤可有效去除秸秆中色素及某些极性物质。②向步骤①所得的固体粉末中加入0. lmol/L的NaOH溶液将其刚好浸没，搅拌1 小时，抽滤后再加入蒸馏水将固体刚好浸没，搅拌45min再进行抽滤，然后将固体水洗至滤液PH= 7，最后将固体置于55°C烘箱中干燥24h后备用。该步骤可进一步有效去除秸秆中色素及半纤维，有利于下一步的修饰。③将步骤②所得的固体与0. 5mol/L的柠檬酸溶液以Ig 12mL的比例混合后搅拌30min得到柠檬酸-油菜秸秆浆，然后将柠檬酸-油菜秸秆浆装在一个不锈钢托盘中在 50°C鼓风条件下干燥对小时后，再在120°C鼓风条件下热化反应90min，冷却后，得到的柠檬酸修饰油菜秸秆用蒸馏水清洗至清洗后的蒸馏水滴入0. lmol/L Pb(NO3)2溶液中时不变浑浊为止。④向水洗后的柠檬酸修饰油菜秸秆中加入0. lmol/L NaOH溶液至混合液的pH值为9. 5-10. 5，搅拌1小时，然后抽滤并用蒸馏水清洗至洗出液为中性，最后将抽滤所得固体在50°C下干燥至恒重即得本专利技术的吸附剂。本专利技术的柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂可用于工业染料废水的处理，处理效果良好。与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果在于1、原料油菜秸秆廉价易得，来源广泛，且利用农业废弃物合成出高效吸附材料，符合资源回收利用理念。2、所用合成工艺操作方便，简单易行。3、首次提出用柠檬酸修饰油菜秸秆用于工业废水研究，合成出一种新型吸附剂， 丰富了吸附剂合成化学，对发展行业污染控制新技术有着实际意义。4、所制备得到的新型吸附剂柠檬酸修饰油菜秸秆对于工业废水具有较高的处理效率和较好的吸附性能，且处理成本低廉，操作方便。为重金属离子及阳离子染料等有毒难降解污染物等工业废水的处理提供了科学依据。5、本专利技术合成的吸附剂属于环境友好型材料，不会产生二次污染。 附图说明图1为油菜秸秆的扫描电子显微镜图(X1000)。图2为本专利技术所制备的柠檬酸修饰油菜秸秆的X射线光电子能谱图。其中，a-未修饰的油菜秸秆，b-柠檬酸修饰后的油菜秸秆。具体实施例方式下面通过具体的制备实施例和应用实施例对本专利技术做进一步的详细阐述，以便于本领域技术人员理解本专利技术。吸附剂的制备实施例1 一种柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂的制备方法，具体步骤如下(1)材料的物理处理将干燥的油菜秸秆剪成小段后用搅拌机进一步磨碎，然后过100目分样筛，取分样筛筛下部分用蒸馏水清洗4次后，用真空泵抽滤直至滤液变澄清，得到的油菜秸秆粉末于电热鼓风干燥箱中干燥24h后得干燥的油菜秸秆粉末。图1是干燥的油菜秸秆粉末的扫描电子显微镜图片，由图中可以看出，油菜秸秆具有纤维状的结构。(2)化学修饰①将干燥的油菜秸秆粉末用20v/v%异丙醇刚好浸没，搅拌24h后，用真空泵抽滤，再用20v/v%异丙醇清洗3次，最后用蒸馏水清洗至滤液变澄清，所得固体于55°C电热鼓风干燥箱中干燥24h后备用。②向步骤①所得的固体粉末中加入0. lmol/L的NaOH溶液将其刚好浸没，搅拌1 小时，抽滤后再加入蒸馏水将固体刚好浸没，搅拌45min后再进行抽滤，然后将所得固体用蒸馏水清洗至滤液PH = 7，最后将固体置于55°C烘箱中干燥24h后备用。③将步骤②所得的固体与0. 5mol/L的柠檬酸溶液以Ig 12mL的比例混合后搅拌30min得到柠檬酸-油菜秸秆浆，然后将柠檬酸-油菜秸秆浆装在一个不锈钢托盘中在 50°C鼓风条件下干燥对小时后，再在120°C鼓风条件下热化反应90min，冷却后，得到的柠檬酸修饰油菜秸秆用蒸馏水清洗至清洗后的蒸馏水滴入0. lmol/L Pb(NO3)2溶液中时不变浑浊为止。④向水洗后的柠檬酸修饰油菜秸秆中加入0. lmol/L NaOH溶液至混合液的pH值为9. 5-10. 5，搅拌1小时，然后抽滤并用蒸馏水清洗至洗出液为中性，最后将抽滤所得固体在50°C下干燥至恒重即得本专利技术的吸附剂。图2分别为修饰前后油菜秸秆粉末的X射线光电子能谱图，由图中可以看出，柠檬酸修饰油菜秸秆后，表面结构中C = O的面积比由原来的6%提高至8%，说明接枝效果改变了秸秆表面的元素构成，接枝反应是有效的。将实施例1所制备的吸附剂应用于结晶紫染料的吸附称取0. 050-0. 35g吸附剂，加入到浓度为100_900mg L—1的结晶紫染料溶液中，以酸或碱调节PH值为3. 0-10. 0后，置于25-45°C的水浴振荡器上震荡小时，离心分离测定上清液中结晶紫的浓度，根据吸附前后水中结晶紫的浓度差，确定吸附剂对水中结晶紫的吸附效果。实施例2将50mg吸附剂置入250mL具塞锥形瓶中，加入50mL浓度为200mg L—1结晶紫染料水溶液，染料溶液的PH值为5. 0，在25°C水浴振荡器以150rpm的速度震荡0.证，然后，取出锥形瓶，倾出溶液在离心机上以IOOOOrpm的转速将溶液与固体分离，将得到的上清液用分光光度计在结晶紫的最大吸收波长(588nm)下测其吸光度，检测其中剩余染料的浓度，从而得到染料结晶紫的去除率为97. 43%。实施例3将50mg吸附剂置入25本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂的制备方法，具体步骤如下：（１）材料的物理处理将干燥的油菜秸秆剪成小段后用搅拌机进一步磨碎，然后过１００目分样筛，取分样筛筛下部分用蒸馏水清洗３－６次后，用真空泵抽滤直至滤液变澄清，得到的油菜秸秆粉末于５５℃干燥２４ｈ后得干燥的油菜秸秆粉末；（２）化学修饰　　　　①　将干燥的油菜秸秆粉末用２０ｖ／ｖ％异丙醇刚好浸没，搅拌２４ｈ后，用真空泵抽滤，再用２０ｖ／ｖ％异丙醇清洗３次，最后用蒸馏水清洗至滤液变澄清，所得固体于５５℃干燥２４ｈ后得到固体粉末备用；②　向步骤①所得的固体粉末中加入０．１ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液将其刚好浸没，搅拌１小时，抽滤后再加入蒸馏水将固体刚好浸没，搅拌４５ｍｉｎ再进行抽滤，然后将固体水洗至滤液ｐＨ＝７，最后将固体置于５５℃烘箱中干燥２４ｈ后备用；③　将步骤②所得的固体与０．５ｍｏｌ／Ｌ的柠檬酸溶液以１ｇ：１２ｍＬ的比例混合后搅拌３０ｍｉｎ得到柠檬酸－油菜秸秆浆，然后将柠檬酸－油菜秸秆浆在５０℃鼓风条件下干燥２４小时后，再在１２０℃鼓风条件下热化反应９０ｍｉｎ，冷却后，得到的柠檬酸修饰油菜秸秆用蒸馏水清洗至清洗后的蒸馏水滴入０．１ｍｏｌ／Ｌ　Ｐｂ（ＮＯ３）２　溶液中时不变浑浊为止；④　向水洗后的柠檬酸修饰油菜秸秆中加入０．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ溶液至混合液的ｐＨ值为９．５－１０．５，搅拌１小时，然后抽滤并用蒸馏水清洗至洗出液为中性，最后将抽滤所得固体在５０℃下干燥至恒重即得所述的吸附剂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李逢雨，陈金毅，余训民，李庆新，唐爱林，王勇，龙航，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：83