[发明专利]一种酸酐改性百香果皮生物吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种酸酐改性百香果皮生物吸附剂及其制备方法和应用，属于环境功能材料和水污染控制技术领域。本发明以百香果皮作为原料，百香果皮中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素和不同的官能团如羟基、羧基等，使其本身对水中的染料分子具有很强的吸附性能。通过酸酐改性，引入更多的羧基，可以提高其对阳离子型染料以及重金属离子的吸附性能。本发明制备的琥珀酸酐改性百香果皮生物吸附剂对甲基紫和亚甲基蓝有很好的吸附效果、高的吸附容量且再生性强，制备的马来酸酐改性百香果皮生物吸附剂对多种重金属具有良好的吸附效果，其中对Pb²⁺和Cd²⁺具有很好的吸附效果、较高的吸附容量和较短的吸附平衡时间。

技术领域

本发明涉及环境功能材料和水污染控制技术领域，尤其涉及一种酸酐改性百香果皮生物吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

在工业快速发展的过程中，染料、矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等行业每年会产生大量的重金属废水和染料废水，重金属废水不经处理直接排放到自然水体中，会在生物中大量富集，通过食物链进入人体，对人体造成慢性/急性中毒，严重危害人体健康，染料废水进入自然水体后，会造成水体色度增加，影响水生动植物的正常生命和活动，破坏水体的生态平衡。

目前，重金属废水的处理方法主要有电解法、上浮法、离子浮选法、膜分离法和吸附法等。由于吸附法具有环保、操作简便、价格低廉、可循环利用、不易造成二次污染等优点，因而备受研究者的青睐；染料废水的处理方法主要有絮凝沉淀法、化学氧化法、光催化氧化法、膜分离法、微生物降解法和吸附法等。由于吸附法具有环保、操作简便、价格低廉、可循环利用、不易造成二次污染等优点，同样备受研究者的青睐。

现有技术中吸附法常用一些农林废弃物如柚子皮、香蕉皮、芒果皮、花生壳、椰壳、土豆皮和稻壳等作为生物吸附剂，但是普遍存在着吸附容量低与吸附速率慢等问题，严重的制约了在实际中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种酸酐改性百香果皮生物吸附剂及其制备方法和应用。本发明制得的酸酐改性百香果皮生物吸附剂吸附容量高，吸附速率快。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种酸酐改性百香果皮生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

将百香果皮原料分散于第一NaOH溶液中进行第一处理，得到第一NaOH处理产物；

将所述第一NaOH处理产物分散于第二NaOH溶液中，然后逐滴加入过氧化氢进行漂白，再依次进行固液分离、水洗至中性和冷冻干燥，得到预处理材料；

将所述预处理材料与酸酐混合进行酯化反应，将所得酯化产物分散于饱和碳酸氢钠溶液中，得到所述酸酐改性百香果皮生物吸附剂，所述酸酐为琥珀酸酐或马来酸酐。

优选地，所述百香果皮原料与第一NaOH溶液的用量比、百香果皮原料与第二NaOH溶液的用量比独立地为40~60g:1L，所述第一NaOH溶液的浓度为2~6mol/L，所述第二NaOH溶液的浓度0.5~2 mol/L。

优选地，所述百香果皮原料与过氧化氢的用量比为40~60g:200~300mL。

优选地，所述预处理材料与酸酐的质量比为1：（6~15）。

优选地，当所述酸酐为琥珀酸酐时，所述酯化反应的温度为110~160℃，时间为6~12 h；当所述酸酐为马来酸酐时，所述酯化反应的温度为60~80℃，时间为6~12 h。

优选地，所述酯化反应完成后加入阻聚剂终止酯化反应，所述阻聚剂为2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基、N,N-二正丁基二硫代氨基甲酸铜或N,N-二甲基乙酰胺。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制得的酸酐改性百香果皮生物吸附剂。