[发明专利]一种吸附剂材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于吸附材料技术领域，尤其提供了一种吸附剂材料及其制备方法和应用。本发明的碱化能够活化生物聚合物结构中的羟基，为后续的改性处理接枝改性剂提供更多的反应活性位点；同时，以含有双键和环氧基团的单体为改性剂，通过改性剂中环氧基团的开环反应将其接枝到碱化生物聚合物中，并赋予碱化生物聚合物双键基团，双键基团的存在为后续的迈克尔加成反应提供反应位点；双键官能化吸附剂中的双键与硫化氢发生加成反应，将巯基以化学键的形式引入生物聚合物中；吸附剂材料中的巯基通过离子交换、配位作用将溶液中的重金属离子固定在吸附剂表面，通过离心、静置沉淀将完成吸附后的吸附剂分离，从而实现快速有效地去除废水中的重金属离子。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，尤其涉及一种吸附剂材料及其制备方法和应用。

背景技术

未经处理的生活废弃物和工农业生产废弃物、副产物是水污染的主要污染源。重金属离子污染是一种积蓄性的慢性污染，也是水污染中危害性最大的污染类型之一。环境中常见的重金属离子污染有：汞、铬、铅、铜、镉等。迄今为止，处理污水中重金属离子的技术已经发展得非常成熟，吸附法由于操作简单、经济高效、应用范围广、去除能力强等优点被广泛应用于污水处理，选择合适的吸附剂对于污水处理具有重要意义。活性炭、氧化石墨烯、碳纳米管等材料由于其高比表面积和发达的孔径，作为吸附剂材料常表现出高吸附容量和稳定的化学性质，但成本高、吸附后的再生问题限制其大规模使用。石油基聚合物、粘土材料普遍具有廉价易得、来源广泛等优点，但石油基聚合物生物相容性差、难降解；粘土材料可循环性差、吸附后难分离易造成二次污染等缺点令其难以实现大规模应用。生物聚合物是一种来源广泛、具有一定吸附能力、可生物降解、环境友好的天然高分子材料，近年来逐渐走入大众视野。

纤维素、淀粉、壳聚糖等生物基聚合物具有来源广泛、价格低廉、可生物降解、可再生的优点。这些材料具有一定的比表面积和孔结构，表面丰富的羟基或氨基等官能团对金属离子具有一定的亲和力，这些特性使其被广泛地用作吸附剂材料。但由于吸附能力和化学稳定性的限制，很难直接用于污水处理，常通过引入功能性官能团为其提供更多能与重金属离子络合的活性位点。生物基吸附剂材料主要以球或粉末、气凝胶的形式存在，氨基、羧基、巯基、磺酸基等官能团常作为修饰基团被引入到吸附剂结构中，用于增加吸附剂的吸附容量。改性后的生物基吸附剂材料对于水中重金属离子、染料都具有较强的吸附性能，被广泛应用于废水处理中。

例如：公开号为CN 107529520 A的中国专利中公开了以壳聚糖为原料掺入具有交联性质的药剂制备的壳聚糖/重金属纳米粒子对铜离子的最大吸附容量为405mg·g^-1；公开号为CN 110918067 A的中国专利中公开了在交联剂的作用下将丙烯酰胺接枝到纤维素上制备的吸附剂材料对铜离子的最大吸附容量为55.03mg·g^-1；公开号为CN 110743513 A的中国专利中公开了醌茜改性纤维素海绵对铜离子的最大吸附容量为195.4mg·g^-1；公开号为CN 106220866 A的中国专利中公开了以α环糊精、羧甲基纤维素钠、磁性四氧化三铁为原料，采用反相悬浮乳液聚合方法制备的高吸附磁性水凝胶，对铜离子的最大吸附容量为992mg·g^-1。

以上现有技术中，通过简单处理如酯化、接枝共聚得到的吸附剂材料虽然制备方法简单，但所得吸附剂材料吸附容量较低，难以将水溶液中铜离子的浓度降到可排放的范围以内。通过一系列复杂反应得到的吸附剂材料虽然具有较高的吸附容量，但制备方法繁琐、成本较高，难以应用于实际生产中。

因此，有必要提供一种操作简单且吸附容量大的吸附剂材料制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种吸附剂材料及其制备方法和应用，本发明提供的吸附剂材料的制备方法操作简单，且所得吸附剂材料具有较高的吸附容量。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种吸附剂材料的制备方法，包括以下步骤：