[发明专利]一种改性甘蔗渣纤维素基复合吸附剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性甘蔗渣纤维素基复合吸附剂的制备方法，属于废水处理领域，尤其涉及到对废水中重金属离子的去除。本发明利用榨糖后的蔗渣改性多孔碳酸钙为原材料，过硫酸铵为引发剂，N,N‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，丙烯酸和丙烯酰胺为接枝单体，利用反相乳液法制备甘蔗渣纤维素基复合Pb²⁺吸附剂，用于废水中Pb²⁺除去。该吸附剂对Pb²⁺有很好的去除效果，最大吸附容量达到110 mg/g，并且具有有效的再生能力，循环10次过后任能达到85 mg/g。本发明以广西丰富的甘蔗渣为原材料，提取纤维素，为广西甘蔗渣的利用开辟了一个渠道，促进了广西地区经济的可持续发展。

技术领域

发明属于改性纤维素技术领域，特别涉及以制糖厂的副产物固体废弃物甘蔗渣为原料，提供一种采用反相乳液交联的方法合成甘蔗渣纤维素基复合Pb²⁺吸附剂的制备工艺和方法，操作简便，结构可控，是一种高效吸附废水中Pb²⁺的吸附剂，具有很好的循环使用效果，应用领域广泛。

背景技术

随着工业化进度的加快，大量对人类有害的物质被排入到大自然界，对人类健康造成了极大的影响。其中水污染是关系到人类健康的重大问题，全世界很多地区的地表水都被重金属污染，已经成为当今一个严重的问题；重金属中Pb²⁺是高毒性的，Pb²⁺会对人类中枢神经系统造成不可逆的损害，导致嗜睡、视力模糊、肌无力等，同时也会对肾脏和肝脏造成严重的损害；2009年江苏大丰出现铅污染事件，造成一百多名儿童血铅中毒，严重影响了儿童的身体健康。（桂林理工大学学报，2013，1：146-150）。

Pb²⁺污染废水的常规处理方法包括化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和吸附；近些年来，吸附法去除Pb²⁺污染废水的一种有效方法受到了广泛的关注，因为吸附具有易于处理、效率高、应用范围广的特点，被证明是一种特别有前途的废水处理方法；对于Pb²⁺吸附技术有关的工艺核心问题是吸附的成本以及其再生成本，开发一种廉价并且再生简单的吸附剂，是解决吸附剂广泛使用关键因素。

纤维素中含有大量的-OH，对其改性后，引入羧基(-COOH)和氨基(-NH₂)等功能基团，使其具有更多与重金属离子结合的位点，大大提高了纤维素对水中金属离子的吸附能力；目前研究较多的纤维素基改性水处理剂，具有成本低廉、对环境友好、生物相容性等优点；甘蔗是广西丰富的特色天然资源，经过榨糖之后剩余的甘蔗渣富含大量的纤维素，可以通过对其进行化学改性制备易生物降解的水处理剂。因此，近些年来有许多研究者在以天然材料为原材料，制备高效吸附剂方面做了大量研究：文献利用龙舌兰叶片通过微流态化工艺获得了之前未报道的缠绕纤维素纳米纤维和纳米薄片(CNF/CNS)。研究了这些纳米材料作为Pb²⁺的潜在生物吸附剂，并通过XPS鉴定了三种吸附机制。低初始浓度的Pb²⁺，吸附机理受羧酸盐基团与Pb²⁺之间静电相互作用控制；当在较高浓度时，单齿和双齿络合物的吸附机理占优势；最后，当浓度在110 ppmC₀1000 ppm，两种机制共存。根据Langmuir模型，其最大吸附容量为43.55 mg/g。(Springer，2020，27(15)：8785-8798)。

传统和目前所制备的吸附材料大都存在着生产成本高、吸附速率较为缓慢，吸附量较小以及重复循环使用效果较差，为了解决上述问题，本专利开发了一种廉价、吸附速率快并且具有很好循环使用效果吸附废水中Pb²⁺材料。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种廉价、去除废水中Pb²⁺的效果好、可循环多次使用，并且工艺简单，操作方便的甘蔗渣纤维素基复合吸附剂。

本发明解决上述技术问题方案如下：