[发明专利]一种磁响应胺化纤维素基重金属吸附材料的制备方法及其使用方法

说明书

本发明公开了一种磁响应胺化纤维素基重金属吸附材料的制备方法及其使用方法，其制备方法如下：S1.将纤维素粉碎，并在搅拌状态下将其溶解于碱脲溶液中，得到透明的纤维素溶液；S2.将胺化试剂和超顺磁性材料添加到纤维素溶液中，并混合均匀，再加入交联剂将胺化试剂接枝到纤维素链上，得到改性纤维素；S3.通过调节改性纤维素体系的反应温度、pH值或加入乙醇，使改性纤维素由液态转为固态，得到磁响应胺化纤维素基重金属吸附材料。本明方法所得到的磁响应胺化纤维素基重金属吸附材料具有高氨基密度和磁响应的特性，不但能在外加磁场中实现快速固液分离，而且对水体中多种重金属离子具有良好的去除效果和再生性能，可应用于重金属废水的治理领域。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，具体是一种磁响应胺化纤维素基重金属吸附材料的制备及其使用方法。

背景技术

镉米、血铅、砷毒等事件频发，导致重金属污染使人们感到岌岌可危，尤其是水体中重金属离子污染具有种类多、范围广、易扩散等特点，使其治理难，成本高。水体中重金属离子污染主要有汞(Hg)、镍(Ni)、铜(Cu)、铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)、镉(Cd)等，其主要来源于矿冶、机械制造、化工、电子等工业废水。这些重金属离子在水体中不能被微生物降解，只能以不同的价态在水、底物和生物之间相互迁移转化，当其通过饮用水和食物链进入生物体内并不断富集，积累到一定含量时就会引发各种病症，给人类健康和大自然造成不可逆的损失。

目前，去除水体中重金属离子的方法主要包括电解法、生物法、化学沉淀法、离子交换法、膜过滤法等。虽然这些方法对重金属离子的治理都具有较好的效果，但是还是存在一定的不足，如化学沉淀法和电解法不适合于治理浓度较低的重金属离子废水，很难达到其废水的排放标准，而且在处理过程中还会产生污泥或其他污染，治理成本较高；生物法治理的周期较长，而且对外在环境的要求较高，不具有普遍适用性；膜分离法和离子交换法虽然处理效果较好，但是处理量较小，容易受处理条件、水中其他杂质等因素的影响，而且设备的维护成本较高。值得一提的是，吸附法因具有原料种类繁多、操作简单、可塑性高等优势，在治理重金属离子废水领域得到广泛关注，其治理效果主要取决于吸附材料的性能，因而设计制备绿色、高效、经济、可再生的吸附材料是该领域当前研究的重点。

近年来，纤维素基吸附材料因其具有原材料来源丰富、环境友好等特点，在重金属离子吸附领域备受关注。未经处理的纤维素材料对重金属离子的吸附效果普遍较差，为了提高其吸附性能，可通过引发自由基、氧化、交联等方式在纤维素链上引入多种具有吸附性能的功能基团，如—COOH、—OH、—NH₂、—SH等。改性后的纤维素基吸附材料对重金属离子的吸附性能有很大程度的提高，但是，在大多数研究中该类材料普遍存在功能基团含量较低，对重金属离子的吸附速率较慢、再生效果较差和吸附剂难回收等问题。因此，设计合成既便于回收，又对重金属离子具有良好的吸附性能和再生性能的纤维素基吸附材料依然是本领域研究的重点及难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有纤维素基重金属吸附材料对重金属离子的吸附速率较慢、再生效果较差和吸附剂难回收等问题，提供一种对多种重金属离子吸附速率快，再生性能良好，并且方便回收、可再生环保型、高氨基密度的磁响应胺化纤维素基重金属吸附材料的制备方法以及其使用方法。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种磁响应胺化纤维素基重金属吸附材料的制备方法，它包括如下步骤：

S1.纤维素的溶解：将纤维素粉碎，并在搅拌状态下将其溶解于碱脲溶液中，得到透明的纤维素溶液；

S2.接枝反应：将胺化试剂和超顺磁性材料添加到纤维素溶液中，并混合均匀，再加入交联剂将胺化试剂接枝到纤维素链上，得到改性纤维素；

S3.固化：通过调节改性纤维素体系的反应温度、pH值或加入乙醇，使改性纤维素由液态转为固态，得到磁响应胺化纤维素基重金属吸附材料。