[发明专利]一种秸秆基染料吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及染料吸附剂技术领域，特别涉及一种秸秆基染料吸附剂及其制备方法和应用。以秸秆为高分子骨架，甜菜碱盐酸盐为阳离子化试剂，有机胺为脱水剂，使秸秆中纤维素分子链上分布的大量活性羟基与甜菜碱盐酸盐反应，对秸秆进行阳离子化改性，干法制得秸秆基染料吸附剂。本发明制备秸秆基染料吸附剂所用的原料生物相容性优异、可生物降解，故所得产品具有良好的环境友好性，用其作吸附剂处理染料废水具有吸附能力强、脱色率高、选择性好、吸附时间短等特点，对阴离子染料的脱色率在95％左右。另外，本发明原料来源丰富、环境友好，合成路径短、成本低、操作简单，有利于工业化的实际应用，在环保领域具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及染料吸附剂技术领域，特别涉及一种秸秆基染料吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的快速发展，染料作为重要的精细化工产品，被广泛用于化工、纺织、塑料等工业领域中。染料让我们的世界变得色彩斑斓和带来巨大经济效益的同时，染料废水所引起的水体污染已经成为严重的环境污染问题。工业产生的染料废水若直接排放到江河、湖泊等环境中，不仅造成自然水体的污染，还会由于染料的高色度性，使水体的透光率降低，影响水体植物的光合作用，造成水体中动、植物的死亡，给水体的生态系统带来严重的后果。此外，染料废水中还含有重金属、酸、碱和硫化物及有机中间体，其中许多芳香胺具有致癌性，可能引起人体病变，对人类的健康产生危害。

目前，常见的染料废水处理方法主要包括光催化氧化法、电化学法、膜分离法和吸附法等。其中，吸附法是应用较为广泛的处理方法之一。吸附法主要是利用吸附剂去除染料废水中的残余染料、表面活性物质、重金属离子等，同时还有杀菌、脱色除臭等效果。常见的吸附剂有活性炭、分子筛、活性氧化铝、沸石、合成树脂等，但是也存在价格昂贵、再生困难、寿命短、污泥量大等问题。近年来，开发高效、廉价、绿色环保的天然高分子吸附材料备受人们关注。这些天然材料来源丰富、易分解、无害化，而且经济、成本费用低，是环境友好型材料和可再生资源。秸秆是玉米、小麦、水稻、甘蔗、油料等成熟农作物的茎叶(穗)部分的总称，通常被作为一类农作物的废弃物，是一种来源丰富、价格低廉、多用途、容易改性的可再生资源。

因此，目前亟需一种吸附能力强、脱色率高、选择性好，安全环保可降解的环境友好型染料吸附剂。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于染料吸附、回收以及染料环境污染治理，具有高生物相容性、环境友好性、生物可降解性的秸秆基染料吸附剂及其制备方法和应用。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种秸秆基染料吸附剂，以秸秆为高分子骨架，甜菜碱盐酸盐为阳离子化试剂，有机胺为脱水剂，使秸秆中纤维素分子链上分布的大量活性羟基与甜菜碱盐酸盐反应，对秸秆进行阳离子化改性，干法制得秸秆基染料吸附剂。

进一步的，所述秸秆基染料吸附剂的表面具有孔隙结构，且秸秆纤维素分子链上分布着大量的阳离子活性基团。

本发明还包括一种秸秆基染料吸附剂的制备方法，包括：

1)秸秆预处理

将秸秆去皮粉碎得到秸秆粉末，加入H₂O₂水溶液反应，得到秸秆纤维素；将秸秆纤维素浸入NaOH或KOH水溶液中进行碱化反应，过滤烘干后，得到白色蓬松的粉末；

2)秸秆的阳离子化改性

取碱化秸秆、甜菜碱盐酸盐和有机胺，将三种固体研磨均匀，并用水浸湿混合均匀后进行反应，反应后加入无水乙醇或无水甲醇，回流、过滤，得到秸秆基染料吸附剂。

进一步的，所述的秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、稻草秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆中的一种或几种；所述的有机胺选自双氰胺、二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺中的一种。

进一步的，所述有机胺优选为双氰胺。