[发明专利]一种改性的水稻秸秆吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种改性的水稻秸秆吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业生产和人类社会的迅猛发展，环境污染问题日益加重。无数的污染物质被排放到水环境中，其中重金属污染物质具有剧毒性或致癌性，且难以进行生物降解。此外，重金属容易在生物体内富集并进而通过食物链累积在生物体或人体中。

铬和镍离子广泛应用于皮革、电镀、水泥制造、染料工业等。鉴于铬和镍的危害性和它在各种工业生产、制造过程中的广泛应用，从工业废水中有效的去除铬和镍具有重要的意义。去除水体中铬和镍的常用处理方法主要有两类，一类是传统处理方法，包括化学(还原)沉淀法、电化学法、膜过滤法、离子交换法等；一类是吸附法。传统处理方法处理效率低，投资和处理成本较高，且操作不便。而与众多传统处理方法相比，吸附法通常利用吸附材料的多孔性将污水中的有害物质固定在其表面从而加以去除，同时具有无能耗，无二次污染、易于操作等优点。因而寻求成本低廉且吸附效率高的吸附剂极其重要。

近来年，活性炭、石墨烯等工业原料以及他们的改性材料制备的吸附剂多有报道，粉煤灰、废橡胶等工业废料经过处理后对重金属也有一定的吸附作用，我国是农业生产大国，农业领域的研究者也在思考是否可以利用农业废弃材料制备出吸附效果好、易于操作的吸附剂。申请号CN2012105884866的中国专利申请公开了一种油酸改性花生壳吸附剂，将花生壳预处理后利用油酸、正己烷和硫酸对花生壳改性，即得改性后花生壳吸附剂。本申请主要利用羧酸中的羧基与花生壳中的羟基进行酯化反应，酯化生成物在水中电离出的羧基可对重金属离子形成吸附作用，但该申请对重金属铅的吸附效果更好，对铬和镍的处理并未提及。

发明内容

针对现有问题的不足，本发明的目的是提供一种改性的水稻秸秆吸附剂及其制备方法和应用，原料易得，制备工艺简单，所得吸附剂具有良好的吸附效果，对于废水中的污染重金属具有良好的吸附、去除效应，可以用于解决现有技术对废水中铬和镍污染物难处理的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种改性的水稻秸秆吸附剂，先将水稻秸秆经粉碎化预处理，再将预处理后的秸秆与改性剂在高温下进行胺基改性反应，清洗、烘干，即得。

一种改性的水稻秸秆吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)水稻秸秆的预处理：首先将水稻秸秆去除杂质、清洗、烘干后粉碎或研磨，过筛；

(2)水稻秸秆的改性：称取步骤(1)中经过处理的水稻秸秆，加入改性剂进行高温改性，改性剂的加入顺序是：先加入环氧氯丙烷和二甲基甲酰胺，90-100℃条件下搅拌1-2h，使其充分反应；随后加入二亚乙基三胺，保温继续搅拌1-2h；最后，加入三乙胺，相同温度条件下搅拌2-3h；将所得材料过滤分离，并用水冲洗干净；

(3)将步骤(2)中冲洗干净的材料烘干，即得。

作为本申请的一种优选技术方案，所述步骤(1)中，水稻秸秆用蒸馏水冲洗后，置于80-100℃的烘箱中烘20-24h，烘干后的秸秆碾碎、研磨后过40-200目筛。

作为本申请的一种优选技术方案，所述步骤(2)中，每称取水稻秸秆的质量9-10g时加入改性剂31-36mL，其中，环氧氯丙烷与二甲基酰胺、二亚乙基三胺、三乙胺的体积比为3～3.6：2.5～3：1～1.2：2.5～3；冲洗用水为去离子水或蒸馏水。

作为本申请的一种优选技术方案，所述步骤(2)中采用磁力搅拌器搅拌。

作为本申请的一种优选技术方案，所述步骤(3)中，烘干温度为80-100℃，烘干时间为20-24h。

本发明还提供一种利用上述方法制备的改性的水稻秸秆吸附剂在吸附废水中重金属的应用。

水稻秸秆由纤维素、半纤维素和木质素等组成，可以在溶液中有效吸附重金属，利用废弃农业材料作为吸附剂，不仅能充分利用废弃的资源，而且可以通过改性提高吸附效果作为水处理中的高效吸附剂应用；胺类在酸性环境中很容易质子化，通过静电吸引和离子交换吸附金属离子提高吸附效率。基于上述优良特性，水稻秸秆可以用于铬和镍的吸附，胺基改性后的水稻秸秆具有更优良的吸附性能。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中作为原料的农业材料水稻秸秆，其价格低廉，获取方便；

(2)改性材料无危险性，无污染性，吸附剂制备方法简单易操作；

(3)最终的产物通过物理方法吸附去除水中的铬和镍，对铬和镍的吸附效率高，整个吸附去除过程中无二次污染物的生成，没有对人身有害的物质产生；