[发明专利]一种利用表面活性剂改性松树皮的六价铬高效去除材料及其制备方法

说明书

本发明属于水处理领域，涉及一种利用表面活性剂改性松树皮的六价铬高效去除材料及其制备方法，为有效去除水溶液中的Cr(VI)，利用磷酸和两种不同链长的阳离子表面活性剂(十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))分别对松树皮粉末进行改性，得到三种不同的改性松树皮粉末，通过批实验比较了不同改性方法对Cr(VI)的去除效果，CTAB改性的松树皮对Cr(Ⅵ)的去除率和吸附量均为最高，Cr(Ⅵ)初始浓度为60mg/L，pH＝2条件下，松树皮用量为5.0g/L时，反应10min时去除率已达到98.2％，且在高pH值下也能达到高去除率。同时，CTAB改性既阻断了松树皮中有色物质的流出，又保留了松树皮的有效成分，提高了其化学稳定性。

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种利用表面活性剂改性松树皮的六价铬高效去除材料及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

铬是地表水和地下水中的常见的污染物，主要来自于镀铬、皮革制造、木材防腐、合金、砖和染料制造等活动(Park等,2006年)。六价铬是一种剧毒、致癌和致突变的污染物(Zhao et al.,2021)。根据世界卫生组织(WHO，2006)的标准，内陆地表水中六价铬的浓度限值为0.1mg/L，饮用水中六价铬的浓度应低于0.05mg/L。因此，开发低成本、环保的废水除铬技术具有重要的意义。

Cr(VI)的去除方法包括还原、反渗透、电解、离子交换等，但这些方法存在着二次污染大、工艺复杂和成本高昂等缺点(Park et al.,2011；Dong et al.,2017)。生物吸附是一种简单有效的技术，它利用某些生物材料吸附水中的金属离子再通过固液两相分离将水中的金属离子从溶液中去除，在灵活性、可重复利用、易于操作、低成本和高效率方面显示出优越性，特别是对于低浓度金属(Xia et al.,2019)。木质纤维残留物(包括木材和农业残留物)，由于表面含有较多的官能团(如羧基)，已被证明是去除铬的经济有效的吸附剂(汤琪,2015；Zhao et al.,2019)。目前，国内外研究者对各类农林废弃物如小麦秸秆(Sobhanardakani et al.,2013)、花生壳(Murad et al.,2022)、稻壳(Altun et al.,2015)、芒果叶(Pathania et al.,2020)、木屑(Gupta and Babu,2009)、椰子壳(Shen etal.,2010)以及桉树皮(Sarin and Pant,2006)等用于重金属离子的吸附进行了广泛的研究，包括采用各种改性剂如乙二胺(Liu et al.,2010)、磷酸(刘雪梅,2020)、硫酸(Bhaumiket al.,2014)、酒石酸(Gode et al.,2008)和EDTA(Karnitz et al.,2010)等，对其进行改性研究和吸附工艺优化研究。松树在我国种类多、分布广。松树皮(PB)作为一种成本低、效率高、可用性强、且不会产生二次污染的环境友好材料，其表面为多孔结构且比表面积大，容易进行物理吸附；另外，松树皮具有巯基、氨基、邻醌和邻酚羟基等可结合重金属离子的活性位点，具有天然交换能力和吸附、还原特性。十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)是两种不同链长的阳离子表面活性剂，具有两个亲和分子结构，由亲水基团和疏水基团组成。采用DTAB和CTAB进行改性可以引入季铵盐官能团并使吸附剂表面带正电荷，从而提高材料对阴离子型重金属的吸附能力。但目前尚无利用表面活性剂改性松树皮以提高Cr(VI)去除效率的研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种利用表面活性剂改性松树皮的六价铬高效去除材料及其制备方法。选择樟子松树皮作为生物吸附材料，并利用多种方法对其进行改性，比较了不同改性方法制备的松树皮对水溶液中Cr(VI)的去除性能，筛选出最佳改性方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：