[发明专利]以黄麻为原料的吸附剂的制备和应用

说明书

本发明属于固体吸附剂及其制备方法，具体涉及一种以黄麻多糖为主要成分的吸附材料及其制备方法。黄麻叶片和嫩梢具有优异的去除水体中六价铬的性能，是因为这些组织细胞富含果胶等多糖类物质，这些多糖中的‑OH和‑NH₂等基团是典型的碱性基团，这种特殊结构使得它们对具有一定离子半径的金属离子在一定的PH值条件下具有螯合作用，是一种天然的金属螯合剂。本发明使用长果种黄麻的叶片和嫩梢作为原料，将其中丰富的果胶等多糖类物质利用物理和化学手段分离出来，所得物质吸附效果好，操作简单，成本低，容易实现商品化，增加黄麻这一传统纤维作物的附加值。

技术领域

本发明属于含重金属离子污水治理领域，具体涉及一种以黄麻提取物为吸附材料去除水中六价铬离子的方法。

背景技术

自18世纪末发现金属元素铬以后，铬及其化合物在工业生产中得到了广泛应用，成为冶金、金属加工、电镀、制革、油漆、印染、制药、照相制版等行业必不可少的原料，由此产生大量的含铬废水。铬在自然界中主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的形式存在，Cr(Ⅲ)是一种人体必需的微量元素，而水溶性Cr(Ⅵ)则被列为对人体危害最大的8种化学物质之一，为国际公认的3种致癌金属物之一，同时也是美国EPA公认的129种重点污染物之一，含Cr(Ⅵ)废水必须经处理达标方可排放。

黄麻为椴树科(Tiliaceae)黄麻属(Corchorus)一年生草本植物，长期以来黄麻主要被用作天然纤维原料,近年来研究表明,长果黄麻对Cr(Ⅵ)、Cd、Pb、Ni、Cu等重金属具有很强的吸附性能，黄麻全株均可用于吸附重金属，江平公开了一种利用黄麻纤维吸附重金属铅的水处理装置(专利公开号CN203513320U)，郑彤发明了一种微波快速改性黄麻制备重金属离子交换纤维的方法(专利公开号CN104562632A)，发明人致力于Cr(Ⅵ)的阴离子基团的吸附研究，发现黄麻叶和嫩梢相对于茎秆来说对于Cr(Ⅵ)具有更强的吸附能力(《黄麻吸附重金属Cr(Ⅵ)专用种质筛选》，温岚等)，同时，发明人还就黄麻对溶液中Cr(Ⅵ)的生物吸附机理进行了研究，结果表明黄麻叶(干燥后粉碎)对Cr(Ⅵ)的最大吸附量可达185.09mg/g，吸附动力学符合拟二级动力学方程，吸附等温线符合Langmuir模型。

黄麻叶片和嫩梢之所以具有更优异的去除水体中六价铬的性能，是因为这些组织细胞富含果胶等多糖类物质，这些多糖中的-OH和-NH₂等基团是典型的碱性基团，从构象上来看，都是平伏键，这种特殊结构使得它们对具有一定离子半径的金属离子在一定的PH值条件下具有螯合作用，是一种天然的金属螯合剂。

以黄麻叶片和嫩梢为吸附材料去除水体中六价铬，具有价格低廉、高效、操作简单等突出特点，但是黄麻叶片和嫩梢不耐储藏，不易保存和运输，而且附加值低，不易推广，本发明提供一种从黄麻叶片和嫩梢中提取有效成分——黄麻多糖的方法，可实现废物利用，增加黄麻的附加值，同时为含Cr(Ⅵ)的污水处理提供了一种新的材料。

发明内容

为了彻底解决Cr(Ⅵ)对环境的污染，本发明提供了一种具有吸附-还原双功能的材料，应用这一材料对含Cr(Ⅵ)的污水进行处理时，通过物理吸附和化学反应，不仅能更加有效的去除水体中的Cr(Ⅵ)，还将固相中的Cr(Ⅵ)还原为无毒的Cr(III)。

本发明使用长果种“中黄麻四号”的叶片和嫩梢作为原料，将其中丰富的果胶等多糖类物质利用物理方法和酶解等手段分离出来，然后引入三价铁，形成具有复合功能的吸附材料，可以使其商品化，进而增加黄麻这一传统纤维作物的附加值，这是本发明的另一个目的。

本发明包含以下内容：

一、以新鲜黄麻叶片和嫩梢为原料提取黄麻多糖的方法，步骤如下：

(1)原料准备：长果黄麻开花前收获叶片和嫩梢，所述嫩梢为植株主茎顶端以下15cm左右的茎尖组织，将新鲜组织洗净，打浆机打碎制浆；