[发明专利]一种纤维类天然高分子吸附剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种纤维类天然高分子吸附剂的制备；本发明同时还涉及该吸附剂在含重金属铅离子和铜离子，染料亚甲基蓝、孔雀石绿、碱性品红以及含有萘酚的废水处理中的应用。

背景技术

近年来，随着工农业废水及城市生活污水排放量的逐渐增加，我国的江、河、湖、库水域普遍受到不同程度的污染，水质在不断恶化，对生态环境和人类健康造成严重的危害。传统的废水处理方法有离子交换法，溶剂萃取法、化学沉淀法、氧化还原法、吸附法、电化学处理法和膜技术法，但大部分处理技术存在药剂用量大，费用昂贵，效果不理想，容易产生二次污染等问题。吸附法是一种简单、廉价而且高效的方法。目前，对无毒、低价、高效而且有较强的络合能力的吸附剂的开发已成为研究热点，以天然高分子，农林废弃物和工业副产物作为吸附剂应用于废水处理已受到越来越多人的关注。

纤维素是地球上最丰富的天然高分子化合物，也是自然界取之不尽、用之不竭的资源。近年来，随着石油等能源价格的飞速攀升以及可持续发展的迫切需要，纤维素作为环境友好的可再生资源越来越受到重视。由于纤维素是一种纤维状多毛细管的立体规整性高分子聚合物，具有多孔和比表面积大的特性，且分子内含有许多亲水性的羟基，因此具有一定的吸附性。

豆渣是在生产豆乳、豆浆和豆腐等豆制品过程中产生的不溶性残渣。豆渣是良好的纤维原料，主要成分是纤维素纤维和木质素纤维，其中纤维素含量占据了干物质的一半。豆渣作为豆制品制作工艺中产生的废物，产量很大，大约每年产量为8万吨，占我国大豆年产量的8%-10%。但由于其易腐烂性和存储运输中的不便性，这些豆渣仅作为饲料、肥料或作为废弃物处理，没有实现其利用价值，经济效益低，同时也造成了一定程度的环境污染。另外，豆渣中含有丰富的膳食纤维，还含有大豆异黄酮、大豆蛋白质、钙、磷、维生素等，具有丰富的营养价值、独特的药用价值和保健功能，将其废弃，也造成了极大的浪费，因此，开发和利用豆渣具有广阔的市场潜力。CN102631896A提供了以豆渣为原料，通过微生物生长法制备的吸附材料用于甲醛的吸附。CN102687668A，CN102687669A公开了分别以干、湿豆渣为原料制备猫砂。但这些吸附剂没有涉及含重金属离子、染料及萘酚废水处理的研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种既可以用于水处理又可以作为食用快速解毒剂的纤维类天然高分子吸附剂。

（一）纤维类天然高分子吸附剂的制备

本发明纤维类天然高分子吸附剂，是将新鲜豆渣先用蒸馏水洗涤，过滤除去水溶性物质；再用质量百分数50 ~ 80%的乙醇溶液浸泡1 ~ 10h，过滤，蒸馏水洗涤；然后用pH=8 ~ 11的碳酸氢钠溶液浸泡1 ~ 10h；过滤，分别用乙醇、蒸馏水洗涤，除去小分子物质；最后于35 ~ 65℃下真空干燥，粉碎，过100目筛，既得该纤维类天然高分子吸附剂（SHR）。

所述新鲜豆渣为豆制品加工行业生产豆浆、豆腐、豆乳所得的不溶性残渣。

（二）纤维类天然高分子吸附剂的结构

下面通过傅立叶红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱分析（XPS）、元素分析等表征手段，对本发明制备的吸附剂的结构进行分析说明。

1、FT-IR光谱分析

吸附剂（SHR）FT-IR光谱分析如图1所示，从图1中可以看出，吸附剂（SHR）主要吸收峰3422 cm^-1 是醇、酚–OH的伸缩振动吸收峰；2925和2855cm^-1 是CH的伸缩振动峰；1061和 794 cm^-1分别是纤维素环的C–O–C 和 C–H 振动吸收峰；1744 与1647 cm^-1 是羰基的特征吸收峰，1417 cm^-1 是羧基中C–O的伸缩振动峰。由此可见，该吸附剂中含有–OH、C–O及-C=O等活性基团，能与金属离子、染料以及有机物进行络合，从而对污水中的金属离子、染料以及有机物具有吸附作用。

2、XPS分析