[发明专利]一种邻二羟基苯甲醛改性柚皮吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种邻二羟基苯甲醛改性柚皮吸附剂及其制备方法与应用。即通过将柚皮烘干、研磨、碳化处理后得到产物PP‑SC，随后经与氯乙酰氯反应得到PP‑CC，进一步和三乙烯四胺回流反应制备PP‑TT，最后PP‑TT和邻二羟基苯甲醛在乙醇中回流得到最终产物PP‑DBD。本方法操作简单，原料柚皮和各种试剂廉价易得，所得到的新型柚皮改性材料对铅离子具有高通量、高选择性吸附作用，不仅为含铅污水处理提供了一类绿色、高效的吸附材料，同时农业废弃物柚皮的使用也为新型吸附材料的设计、合成带来了新思路。

技术领域

本发明涉及一种邻二羟基苯甲醛改性柚皮吸附剂及其制备方法与应用，属于吸附剂制备技术领域。

背景技术

随着电池制造、石油精炼、矿产生产等工业的发展，大量有毒重金属离子进入到水循环系统(地表水和地下水)并有可能进一步进入到生物体。其中，铅因其具有剧毒、生物累积、难降解等性质而被列入有毒有害水污染物名录(2019年7月，第一批)。即使在较低含量下，铅也会引发人体神经、智力、生殖和血液系统的不可逆损伤。同时，铅因具有较低熔点，较高耐腐蚀性和重塑性等优点而被广泛应用于许多工业领域。因此，从水溶液中选择性的去除铅离子并进行回收再利用成为环境、材料等工程领域研究的重要课题。目前铅的主要去除方法有沉淀法、生物法、电化学法、离子交换法和吸附法。其中化学沉淀法产生的沉淀物难以处理、选择性差、会造成二次污染；生物法用于吸附铅离子的专项微生物种类较少，且该类微生物的种间竞争不具备优势，寿命较短；离子交换法和电化学法则成本相对较高，重复利用性也较差。吸附富集法因操作简单、吸附剂可再生、选择性好、无二次污染等优点，被认为是铅离子去除的最有效方法。常用的吸附剂有活性炭、树脂、天然矿物、农副产品、二氧化硅等。柚皮是一种农业废弃物，通常处理是填埋以及焚烧销毁，这造成资源的浪费和环境的污染。柚皮表面具有大量的氨基、羟基等活性位点，是一种后改性的优质环保、绿色、低成本材料。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种邻二羟基苯甲醛改性柚皮吸附剂及其制备与应用。该邻二羟基苯甲醛改性柚皮吸附剂可用于酸性水溶液中铅离子的选择性吸附去除，且材料成本低廉，合成工艺简单，易于与水溶液分离，具有高吸附性且可重复使用。

本发明通过以下技术方案实现。

一种邻二羟基苯甲醛改性柚皮吸附剂，其结构式如下所示：

其中为浓硫酸处理后暴露表面羟基和氨基的柚皮结构；

M为：

上述邻二羟基苯甲醛改性柚皮吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将柚皮烘干后利用小型球磨机研磨至粉末，然后将粉末加入到浓硫酸中进行碳化处理以暴露表面官能团，回流反应后液固分离，所得固体用去离子水洗涤至中性，干燥后得到产物PP-SC；

(2)在无水环境下，将步骤(1)得到的产物PP-SC和氯乙酰氯依次加入到N,N-二甲基甲酰胺中回流后液固分离，固体用N,N-二甲基甲酰胺洗涤离心后真空干燥，得到产物PP-CC；其合成路线如下：

(3)将步骤(2)得到的产物PP-CC和三乙烯四胺依次加入到N,N-二甲基甲酰胺中回流反应后液固分离，固体用N,N-二甲基甲酰胺洗涤离心后干燥，得到产物PP-TT；其合成线路如下：

(4)将步骤(3)得到的产物PP-TT和邻二羟基苯甲醛加入到无水乙醇中回流反应后液固分离，固体用无水乙醇洗涤离心后干燥，得到用邻二羟基苯甲醛改性柚皮的吸附剂PP-DBD，其合成路线如下：

作为优选的，在上述制备方法中：步骤(1)中所述浓硫酸与柚皮粉液固比为5:1～7:1mL/g。