[发明专利]一种两性吸附材料的制备方法及其在同时去除废水中阴、阳离子染料中的应用

说明书

本发明公开了一种两性吸附材料的制备方法及在同时去除废水中阴、阳离子染料中的应用。本发明的制备方法包括水溶性木质素磺酸盐的缩聚固化、木质素磺酸盐缩聚物与缩水甘油三甲基氯化铵反应等步骤。本发明的应用是把缩水甘油三甲基氯化铵修饰木质素磺酸盐制备的两性吸附材料用于吸附染料废水中阴离子染料刚果红和阳离子染料亚甲基蓝。本发明所得吸附材料，吸附效果很好，对刚果红和亚甲基蓝去除率分别达到90.23％和56.87％时，吸附容量分别高达270.71mg/g和170.63mg/g。

技术领域

本发明涉及吸附材料的制备及染料废水的处理，具体涉及一种两性吸附材料的制备方法及在同时去除废水中阴、阳离子染料中的应用。

背景技术

染料废水成分复杂，色度和CODc较高，是难处理的工业废水之一。虽然目前我国正在进行产业结构调整，逐步取缔和淘汰一批规模较小、污染严重的染料生产企业。但是在一些地区，这种小的染料生产企业仍然较多，并且大多生产工艺落后，废水未经有效处理直接排放到水体中，造成水体的透明度降低、溶解氧缺乏，对水生生物、微生物的生长产生明显影响；同时也降低了水体的自净能力，严重破坏水体、土壤及生态环境，危害人类健。

目前,去除废水中染料的方法大致包括物理化学法、化学法和生物法等三大类。而物化法中的吸附法是研究和报道较多的一种方法。吸附法是利用多孔状固体的粉末或颗粒的物理吸附和化学吸附性能,使废水中的污染物吸附于多孔物质表面而被去除。该方法适用于处理含有剧毒物质或难以生物降解物质的废水。相对于其它处理方法,吸附法具有费用低、易于设计、设备简单、操作方便、净化率高、能耗低等优点,被公认为是染料废水处理的重要技术。

木质素磺酸盐是工业木质素的一种，主要来源于亚硫酸盐制浆的蒸煮废液，分子结构中含有的羟基、磺酸基等各种官能团虽然具有吸附阳离子的能力，但因木质素磺酸盐水溶性使其不具备作为吸附材料的条件。本发明先通过乳液聚合的方法克服木质素磺酸盐的水溶性，得到不溶于水的木质素磺酸盐缩聚物。但所得木质素磺酸盐缩聚物固有吸附位点倾向于吸附阳离子，而吸附阴离子的性能很差。本发明再利用缩水甘油三甲基氯化铵修饰木质素磺酸盐缩聚物，得到既能吸附阳离子又能吸附阴离子的两性吸附材料。制备方法环境友好，高效廉价，无二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两性吸附材料的制备方法及在同时去除废水中阴、阳离子染料中的应用。

本发明的技术方案为：

一种两性吸附材料的制备方法，其特征在于，以缩水甘油三甲基氯化铵修饰木质素磺酸盐制备两性吸附材料，具体包括如下步骤：

(1)甲醛、NaOH溶液及十二烷基苯磺酸钠依次加入到木质素磺酸钠溶液中，先在碱性条件羟甲基化，再加入盐酸，在酸性条件下聚合成不溶于水的木质素磺酸钠缩聚物，过滤、洗涤、干燥，其中，甲醛作为交联剂，十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂；

(2)将步骤(1)所得木质素磺酸盐缩聚物悬浮在N,N二甲基乙酰胺(DMA)和NaOH的混合溶液中，搅拌均匀，再向搅拌均匀的悬浮液中加入缩水甘油三甲基氯化铵进行反应，然后过滤、洗涤、干燥，得到能同时吸附阴、阳离子的两性吸附材料。

进一步地，步骤(1)中，木质素磺酸钠溶液的浓度为50～200mg/L，优选为80～150mg/L，更优选为80～120mg/L；NaOH溶液的浓度为0.5～2mol/L，优选0.7～1.4mol/L，更优选为0.9～1.1mol/L；木质素磺酸钠溶液、NaOH溶液、甲醛及十二烷基苯磺酸钠的用量比为150～250ml:0.5～5ml:15～60ml:0.1～2g，优选为170～230ml:1～3ml:25～50ml:0.3～1g，更优选为180～220ml:1～3ml:35～45ml:0.4～0.7g。

进一步地，步骤(1)中，羟基化反应在搅拌条件下进行，温度为60～80℃，时间为2～3.5小时；盐酸将混合液pH值调至2～3，聚合反应的温度为85～95℃，时间为2～3小时。