[发明专利]一种等离子体处理改性丝瓜络废水吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物吸附剂制备技术领域，具体涉及一种等离子体处理改性丝瓜络废水吸附剂的制备方法。

背景技术

工业废水和城市生活污水中含大量重金属离子，这些重金属通过食物链在生物中富集，对人类健康和生态环境构成严重威胁。而传统药剂方法尽管有一定去除效果，但生产成本较高，且大多数会对环境产生二次污染。因此，寻求环境良好型吸附剂已成为当今关注的焦点。作为一种可再生、生物可降解和生物相容性好的吸附剂，生物吸附剂被广泛用于重金属离子的去除。

常用的生物吸附剂有淀粉类、纤维素类、木质素类和壳聚糖类等。以往研究人员利用大豆皮、小麦麸、丝瓜络及甜菜渣等为原料，制备生物吸附剂，大多是以活性炭的形式，工序较为复杂，浪费能源，丝瓜在我国早已形成规模化种植，成熟晒干的丝瓜中所含元素主要是碳、氧，丝瓜络成分主要是纤维素、半纤维素和木质素，以独特的多孔网状结构使其本身具有良好的吸附性能，它作为一种天然的生物吸附剂对污染物的吸附有很好的效果，既可以解决丝瓜瓤本身的废物问题，又可以把它变废为宝加以利用。现有技术中关于丝瓜络化学处理仅是除去丝瓜络中的半纤维素与木质素，未改变纤维素分子结构。而滕艳华等在文献《改性丝瓜络对铜离子吸附的研究》中利用柠檬酸对丝瓜络进行酯化改性处理制成了生物吸附剂，结果表明改性丝瓜络在30℃时对铜离子的平衡吸附量为22.94mg／g。

文中通过酯化反应的确改变了纤维素的分子结构，通过酯化反应引入羧基，增加吸附位点，其吸附性能提高的很明显，碱预处理可以消除丝瓜络纤维的部分结晶度从而提高酯化反应性，但它们带来的环境问题也日趋严重。为解决以上难题，本发明利用等离子体处理丝瓜络，同时为提高其吸附性又加以改性处理制成了生物质基废水吸附剂。

发明内容

本发明的目的就是提供一种等离子体处理改性丝瓜络废水吸附剂的制备方法，以克服现有技术的不足。

本发明的目的是这样实现的：

一种等离子体处理改性丝瓜络废水吸附剂的制备方法，其特征在于，具有以下工艺步骤：

（1）丝瓜络预处理：将丝瓜成熟的果实，去皮去核，剪成小块用清水洗净，烘干粉碎过10目筛，得到预处理丝瓜络；

（2）等离子体处理丝瓜络：称取100mg步骤（1）的预处理丝瓜络粉末在常温常压条件下放入等离子体石英反应器上进行处理。

（3）鸡蛋壳钙液活化剂制备：将鸡蛋壳清洗干净烘干研磨成细小的颗粒，用25wt.%醋酸浸泡后搅拌、过滤得钙液活化剂；

（4）将步骤（2）经等离子体处理后的丝瓜络放入步骤（3）制得的钙液活化剂中，按照一定的固液比浸渍、抽滤、洗涤至中性，放在真空干燥箱中干燥。

所述步骤（2）中等离子体放电条件为：电极间距离为8mm，处理时间为10s，电源功率为110W；其中等离子体气体为氧气、氮气、氩气及空气中的至少一种。

所述步骤（3）中按0.5 g的鸡蛋壳粉加10mL醋酸(25wt.%)的比率浸泡，以150r/min搅拌3h，过滤得钙液活化剂。

所述步骤（4）中按固液比为1∶8的质量比浸渍2-3小时，减压抽滤，用去离子水洗涤至滤液呈中性，放在50~55℃真空干燥箱中干燥。

本发明有以下有益效果：本发明首先选择合适的放电条件对丝瓜络表面进行等离子体处理，不仅不会损伤丝瓜络纤维表面，而且等离子体处理后由于表面氧化作用一方面不仅可以在纤维表面生成羧基，增加了吸附位点，还可有效去除纤维素周围的木质素，增加孔洞和吸附比表面，丝瓜络纤维表面出现明显的沟槽，比表面积增大，另一方面由于等离子体氧化作用，减弱了分子间的氢键作用，结晶区受到部分破坏，导致结晶度下降，从而提高反应性；此外本发明，还综合利用鸡蛋壳废料作为钙化液对经等离子体处理后的丝瓜络进行化学改性，丝瓜络表面负载钙，通过离子交换增加吸附能力，不仅对废水中铜离子有较好的吸附效果，还能有效去除废水中Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺等重金属离子，和现有技术相比，本发明操作简单，节水无污染，符合绿色化学和可持续发展的要求。

具体实施方式

一种等离子体处理改性丝瓜络废水吸附剂的制备方法，其特征在于，具有以下工艺步骤：

（1）丝瓜络预处理：将丝瓜成熟的果实，去皮去核，剪成小块用清水洗净，烘干粉碎过10目筛，得到预处理丝瓜络；

（2）等离子体处理丝瓜络：称取100mg步骤（1）的预处理丝瓜络粉末在常温常压条件下放入等离子体石英反应器上进行处理。