[发明专利]一种秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于废水吸附剂技术领域，具体涉及一种秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

秸秆等农业废弃物储量丰富，是地球上重要的生物质资源。农业废弃物的综合利用引起学者高度关注。其中利用秸秆制备吸附剂是一个重要方向。由于秸秆本身对水中污染物的吸附能力不强，因此需要进行改性。常规的酸、碱、高温、蒸汽爆破、化学接枝等改性方法过程复杂，效果并不好。

近年来，聚乙烯亚胺(polyethyleneimine，PEI)引起了国内外学者的关注。 PEI是一种水溶性多胺基聚合物，有直线型(Linear PEI)和支链型(Branched PEI) 两种。支链型PEI合成较容易，可形成超支化结构，分子量通常在3000-70000 之间，伯胺、仲胺、叔胺的比例约为1：2：1。

PEI低毒无害，具有良好的生物相容性，是现存材料中正电荷密度最高的聚电解质，化学和热稳定性良好，300℃才发生分解。PEI分子链上含有的大量胺基活性基团，对重金属具有很强的螯合能力。其分子中含有极性的氨基和非极性的乙烯基，可以与不同的物质产生不同的作用力，可以去除不同的物质。但是聚乙烯亚胺及其络合物易溶于水，将其从水中分离出来成为应用上的一大难点。

郑州大学韩润平、尚瑜采用戊二醛交联和环氧氯丙烷接枝两种方法将PEI 通过化学反应引入麦秸秆表面制得阳离子吸附剂。其缺点在于：(1)为了暴露更多活性基团，需要将麦秸秆完全粉碎，需消耗较多动力和能量；(2)所制得的吸附剂呈粉末状，在水中沉降慢，容易流失，而且机械强度差，在实际使用中不方便；(3)所制得材料的结构和化学稳定性没有进行充分测试和评价；(4)制备方法和工艺过于复杂繁琐。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂的制备方法，将秸秆切割成具有一定长径比的环状，使吸附材料的流体力学性能以及机械强度大大改善，在水中不易流失，使用方便，制备路线简便，使PEI负载量大，且与秸秆结合稳定。本发明的另一目的是提供一种上述方法获得秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂的应用。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂的制备方法，步骤如下：

1)取农作物秸秆，去外层表皮，切段，烘干备用；

2)按每克秸秆加入50～70mL的比例加入1-10％的PEI溶液，振荡浸渍，使 PEI负载到秸秆上；

3)浸渍结束后，取出反复水洗至pH为8-9；

4)将水沥干后，烘干，获得秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂。

步骤1)中，去掉农作物秸秆外层表皮，然后切成长2-4mm小段。

步骤1)中，自然风干或在50℃以下烘干。

步骤2)中，摇床振荡的温度为20-50℃。

步骤2)中，摇床振荡的的转速为100～200rpm。

步骤4)中，在50-70℃下烘干。

步骤2)中，按每克秸秆加入60mL的比例加入4％的PEI溶液。

步骤1)中，农作物秸秆为稻秸秆、麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆等。

所述的秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂的制备方法所获得的秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂。

所述的秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂在废水处理中的应用。

有益效果：与现有技术相比，本发明的稻秸秆经过PEI直接浸渍之后，秸秆内外表面均负载了PEI，在横断面方向，外侧多余内侧，因此形成了一种新型螯合材料，使得其吸附性能大大提高。PEI在稻秸秆上的负载稳定性比较好。所得吸附材料呈环状，长径比可调控，流体力学和机械强度好，使用方便。所制得的复合吸附材料对没食子酸废水的处理效果良好；在一定条件下，对水中Cu²⁺、 Zn²⁺、Cd²⁺等重金属阳离子以及PO₄^3-也具有良好的吸附去除能力，具有很好的实用性。

附图说明

图1是制备前后秸秆形态差别对比图；

图2是红外光谱测定结果图；

图3是微观形貌表征结果图；

图4是静态吸附投加量试验结果图；

图5是实施例2的静态吸附投加量试验结果图；

图6是静态吸附投加量对比试验结果图；

图7是不同PEI浓度制备的材料吸附等温线图；

图8是麦秸秆制备获得的材料的吸附性能检测结果图；