[发明专利]一种巯基棉秆皮的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，涉及巯基棉秆皮的制备方法与应用技术，具体地说是一种制备巯基棉秆皮方法及对水体中金属离子吸附的应用技术。

背景技术

我国是世界上产棉大国，棉花种植面积在50多万公顷。棉秆是棉农摘取棉花后的废弃物，棉秆皮是生长在棉秆表面的一种优良的韧皮。每公顷棉田产棉秆在4000kg左右，而棉秆皮占26％左右，我国棉秆年产量达到1500多万吨，有棉秆皮约400多万吨，以此我国的棉秆皮资源及其丰富。棉秆作为农业废料，在农村大多作为燃料烧掉，其余无法利用变为废料，十分可惜。充分利用好这些可创造可观的经济效益，我们利用棉秆皮纤维素合成新型吸附剂用于水体中重金属离子的吸附，使这种吸附剂具有天然、绿色、可生物降解的特点。

自1971年日本的西末雄等首次将巯基接到脱脂棉的大分子链上，生成一种新的巯基鳌合固体吸附剂以来，以巯基为功能基团的分离富集吸附剂得到了广泛的应用，这是由于巯基吸附剂中的活性基团巯基与某些重金属离子有很强的鳌合作用。国内外都有通过化学反应把巯基接到天然大分子或树脂上，从而制得巯基棉、巯基葡聚糖凝胶、巯基活性炭和巯基树脂等，以实现对某些重金属离子的定量吸附可达到某些重金属离子的分离。国内巯基吸附剂的合成及应用，申请号为200310115874.3的专利中公开了一种制备巯基棉的方法，其特征是用硫代乙醇酸，四氢呋喃和浓硫酸配成反应液，反应液各组分的用量按体积计算，比例为：硫代乙醇酸∶四氢呋喃∶浓硫酸＝1∶1∶0.002，将反应液在磨口广口瓶反应器中放置8～12分钟；将脱脂棉放入反应器中，让反应液完全浸泡脱脂棉，反应液与脱脂棉的用量是100mL反应液加入脱脂棉15克；磨口广口瓶加塞后在35～45℃温度下，放置45～50小时取出，抽滤，加无水乙醇洗涤，于40℃干燥；申请号为：200410084394.X的专利中公开了巯基纤维素修饰材料的制备方法，其特征在于，制备工艺由巯基纤维素溶液的制备、用巯基纤维素溶液对活性炭的修饰、材料的洗涤和干燥工序组成；所述的巯基纤维素溶液的制备过程中采用了高比例的乙酸酐，溶液组成百分比为：棉花：2.0～6.0％；巯基乙酸：25～35％；乙酸酐：52.5～70.9％；冰醋酸：2.0～6.0％；硫酸：0.1～0.5％；所述的巯基纤维素溶液对活性炭的修饰是把活性炭浸泡于巯基纤维素溶液中，30～40℃温度下，放置30分钟。以上这两个专利只有巯基吸附剂的制备方法，没有对金属离子吸附的描述。申请号为：200810039202.1的专利中公开了巯基官能化二氧化硅中空微球作为汞离子吸附剂的用途，其对Hg²⁺的最大吸附容量为3477mg/g；申请号为：200910019165.2的专利中公开了巯基功能化丝瓜络制备方法及应用，其特征是：在具塞的三角瓶中，按如下组成质量百分比加入，巯基乙酸：38～48％，四氢呋喃：30～40％，碱化改性的丝瓜络：18～25％，浓硫酸：0.15～0.3％，加塞，于40℃恒温放置48h，然后用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，用少量乙醇洗涤后，放在35℃烘箱中干燥，得到巯基功能化丝瓜络。其对Cd²⁺的吸附容量可高达226mg/g，最高吸附率可达99.5％，对Fe³⁺的最大吸附量为30.12mg/g，对Zn²⁺的最大吸附量为41.81mg/g，对Cu²⁺的最大吸附量为29.26mg/g。

武汉大学的孟令芝等，对棉秆纤维素的改性及吸附性能进行了研究，他的论文在应用化学和离子交换与吸附杂志上发表。其对Cd²⁺的吸附容量最高为0.43mmol/g，对Hg²⁺的吸附容量最高为0.74mmol/g，对Pb²⁺的吸附容量最高为0.52mmol/g，对Cu²⁺的吸附容量最高为0.42mmol/g，对Fe的吸附容量最高为0.38mmol/g。他采用含氮的鳌合剂对棉秆皮化学改性并对水体系中金属离子的吸附，因此pH影响比较大，吸附容量也较低。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种巯基棉秆皮制备方法，主要使获取的巯基棉秆皮作为水体系中金属离子的吸附剂的吸附量更大。