[发明专利]一种纳米碱木质素及其制备方法和作为重金属离子捕捉剂的应用

说明书

本发明属于重金属离子捕捉剂领域，具体是涉及一种纳米碱木质素及其制备方法和作为重金属离子捕捉剂的应用。本发明以碱木质素作为基础原料，通过加入三聚硫氰酸三钠盐等物质，对碱木质素进行改性，得到相较原碱木质素更大比表面积、更多表面官能团的纳米重金属离子捕捉剂，从而达到去除重金属离子的理想效果；本发明采用环保清洁的重金属螯合剂制备纳米重金属离子捕捉剂，便于提高水中重金属离子的去除效率，且可重复循环使用。

技术领域

本发明属于重金属离子捕捉剂领域，涉及一种纳米碱木质素及其制备方法和应用，具体是涉及碱木质素与三聚硫氰酸三钠盐巯基类重金属离子纳米捕捉剂的制备方法及其在重金属离子废水处理中的应用。

背景技术

重金属离子主要包括铜、铅、铬、镉、汞等，主要通过人为的工业来源进入水体、土壤、地下水，并在生物体中积累富集，通过食物链进一步放大并被人体吸收摄取，进而危害人类的身体健康。其中，大多数重金属具有致癌作用，如重金属镉可引起“痛痛病”，重金属汞可引起“水俣病”，重金属铅会造成人类血铅的超标，引起中度或重度中毒症状，重金属铬离子则会对正常细胞的结构和功能造成损害。尽管重金属铜离子对机体是必需元素，其为重要的酶位点在人体代谢系统中发挥不可替代的作用，但是过量也会伤害机体。

常用去除水中重金属离子的方法有反渗透技术、化学沉淀法、吸附法、絮凝法等。由于吸附法具有操作方便、成本低廉和吸附材料可以回收循环使用等优点而广泛被人应用。就去除重金属离子的吸附剂而言，常见的吸附剂主要为活性炭，还有一些人工合成的高分子材料，但是活性炭作为普遍使用的吸附剂，其具有多孔结构，但是所含官能团不多，更适合于有机物的废水处理而非重金属离子。一些人工合成的高分子材料，其成本高，在实际废水处理应用中存在一定的局限性。

木质素是总量排在纤维素之后的第二大生物质。来源主要包括自然源和人为源。自然来源诸如植被，作物等，来源广泛，取材成本低。人为源主要为造纸厂的纸浆废液，可作为资源回收利用，其含有大量的木质素，未经处理的纸浆废液或处理不完全的纸浆废液排放进入土壤、地表水、地下水，会对生态环境造成危害，同时也是资源的浪费。木质素是一种较为复杂的有机化合物，其含有大量官能团诸如酚羟基、醇羧基、甲氧基、羧基等，对重金属离子有一定捕捉作用，但是捕捉能力低，达不到处理重金属离子的理想要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米碱木质素及其制备方法和作为重金属离子捕捉剂的应用，经过本方法改性处理，能够克服传统碱木质素对重金属离子捕捉能力低的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种纳米碱木质素的制备方法，包括以下步骤：

1)在室温条件下，将碱木质素和三聚硫氰酸三钠盐溶液加入水中，充分混合均匀；

2)在0℃以下，向步骤1)的反应体系中加入碘单质和碘化钾，并于0℃搅拌反应1～3h，得到混合溶液；

3)将混合溶液抽滤，得到的滤过物洗涤后加入酸溶液，在常温下搅拌反应1～3h，再次抽滤，对滤过物反复洗涤数次，再经干燥处理，制得灰色固体粉末即纳米碱木质素。

优选地，碱木质素、三聚硫氰酸三钠盐及水的用量比为(3～8)g：(10～20)mL：(45～80)mL。

优选地，碱木质素、碘单质和碘化钾的质量比为(3～8)：(3～5)：(10～30)。

优选地，木质素与酸溶液的用量比为(3～8)g：(40～80)mL。

优选地，酸溶液采用浓度为0.1～0.3mol/L的盐酸溶液或硫酸溶液。

优选地，步骤1)所述的充分混合均匀是采用磁力搅拌1～2h。

优选地，步骤3)中，洗涤采用去离子水；干燥采用真空冷冻干燥。