一種低成本花生殼吸附材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低成本花生殼吸附材料的制備方法，它是以花生殼為原料，經(jīng)過清洗、搗碎、烘干、磨粉、過篩、酸和堿加熱回流、水洗、干燥等工藝制備初品；再將初品與NaOH溶液、環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)交聯(lián)，將交聯(lián)的纖維素與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、二氧六環(huán)水溶液和Na2CO3溶液混合反應(yīng)，最后將產(chǎn)物洗滌、真空干燥即得花生殼吸附材料成品。該方法制備的吸附材料原料來源豐富、價格低廉、且對環(huán)境友好。
【專利說明】一種低成本花生殼吸附材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用生物質(zhì)制備吸附材料的方法，特別涉及一種花生殼吸附材料制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]進入21世紀，電鍍、采礦、化工等行業(yè)迅速發(fā)展，給我們生活帶來了便利的同時，重金屬污染也越來越嚴重，污染源也越來越多。例如，選礦廠尾礦排水、有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工廠酸洗水、電鍍廠鍍件洗滌水，以及電解、醫(yī)藥、油漆、顏料等工業(yè)的廢水都是重金屬廢水的重要來源。重金屬污染與其它污染源不同，其它污染源經(jīng)過自然的方式可以自動降解，使其有害性降低或解除，而重金屬污染很難在環(huán)境中自動降解，這些重金屬廢水進入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后，可通過食物鏈進行轉(zhuǎn)移、積累、放大，對人類和生物造成極大的危害。例如鉻，含鉻廢水中的鉻主要以Cr6+化合物存在，Cr6+具有致癌致突變能力，在低濃度下也具有相當高的毒性，而且容易遷移，具有很強的氧化能力，對環(huán)境具有很大的危害，飲用水中含鉻濃度在0.lmg/L以上時，就會使人嘔吐，侵害腸道和腎臟。灌溉水中濃度為0.lmg/L，可對水稻種子萌芽有抑制作用。還有重金屬銅，銅對人體造血、細胞生長，人體某些酶的活動及內(nèi)分泌腺功能均有影響。若攝入過量的銅，就會刺激消化系統(tǒng)，引起腹痛、嘔吐，長期過量還會促使肝硬化。銅對低等生物和農(nóng)作物毒性較大，其濃度達0.1-0.2mg/ L即可使魚類致死。對于農(nóng)作物，銅可使植物吸收養(yǎng)分的機能受到阻礙，植物吸收銅離子后，即固定于根部皮層，灌溉水中含銅較高時，即在土壤和作物中積累，可使作物枯死。銅對水體自凈作用也有較嚴重影響，濃度為0.lmg/L時，使水的生化耗氧過程明顯地受到抑制。
[0003]重金屬廢水的的處理方法有離子交換法、電化學(xué)法、化學(xué)沉淀法、膜分離技術(shù)法、生物處理法、吸附法等，其中吸附法主要是利用高比表面積或具有多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)作為吸附材料去吸附重金屬離子。該法的核心是吸附劑的選擇，常用的吸附劑有活性炭、礦物質(zhì)、分子篩和微生物。活性炭有較強的吸附能力，可以同時吸附多種重金屬離子，去除率高，但再生效率低，處理水質(zhì)達不到GB標準，價格高，應(yīng)用被限制；利用微生物作為吸附材料，主要有菌體、藻類和細胞提取物等，這些生物吸附劑對不同的重金屬離子表現(xiàn)出不同的吸附能力，但其吸附效果受外界環(huán)境因素和水體pH值的影響較大。因此開發(fā)廉價且高效的重金屬吸附劑是最為關(guān)鍵的核心問題。由于花生殼粉末的主要成分中的酚羥基、氨基等對水溶液中金屬離子具有較好的交換、結(jié)合能力，利用花生殼作為吸附劑去除廢水中的重金屬離子具有很好的吸附效率。以花生殼為基礎(chǔ)原料進行改性、活化可制備出新型吸附劑，具有較高且穩(wěn)定的吸附能力?；ㄉ鷼ぷ鳛橐环N農(nóng)業(yè)廢棄物，我國資源豐富，但開發(fā)應(yīng)用相對不足，除少量用作飼料外，大量被燒掉或扔掉，造成環(huán)境污染和資源浪費。將花生殼改性和制備成吸附材料用于廢水處理，可達到以廢治廢，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益及環(huán)境效益的統(tǒng)一。花生殼是一種來源豐富且價格低廉的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物，無毒性，可生物降解，主要來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的花生加工技術(shù)等。本發(fā)明以花生殼為原料，通過改性花生殼、制備一種新型生物質(zhì)吸附材料，用于廢水處理。把花生殼改性制備成一種低成本的的重金屬吸附材料，將大大提高花生殼的利用效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種花生殼吸附材料及其制備方法。該方法制備的吸附材料成本低廉、吸附量大、且不易造成二次污染。
[0005]為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采用花生殼作為原料，具體步驟是通過以下技術(shù)路線實現(xiàn)的:
⑴選用花生殼，進行清洗、搗碎、烘干或曬干；
⑵將烘干或曬干的殼磨成粉，并過70目篩；
⑶用7%-9%的ΗΝ03回流2-3h，再用3%-5%Na0H回流l_2h，水洗后常溫干燥得花生殼纖維素；
⑷取制得的纖維素10_20g置于三頸瓶中，依次加入20ml濃度為2_3mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙燒，加熱回流l_2h,過濾；
(5)以丙酮和水交叉洗滌至中性，在60-80°C下干燥得淺黃色交聯(lián)纖維素；
(6)在裝有回流冷凝管和攪拌器的三頸瓶中加入一定量的已交聯(lián)的纖維素、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、lmol/L 二氧六環(huán)水溶液和lmol/L Na2C03溶液，輕輕震蕩搖勻；
(7)控溫50-60°C條件下攪拌反應(yīng)一定時間后濾出產(chǎn)物；
(8)將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌3次；
(9)洗凈后真空干燥得2-羥基-3-磺酸基丙基纖維素醚，即一種花生殼吸附材料。
[0006]優(yōu)先地，所述加入的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的制備方法包括如下步驟:
⑴在裝有攪拌器、滴液漏斗和冷凝管的三頸瓶中加入適量水、焦亞硫酸鈉和催化劑； ⑵在磁力攪拌下，升溫至75-80°C，漫漫滴加環(huán)氧氯丙烷；
(3)加料完畢，于85°C下反應(yīng)4-5h，將反應(yīng)物趁熱倒出；
⑷把到出反應(yīng)物冷卻至5°C以下使產(chǎn)物結(jié)晶，離心脫去溶劑，經(jīng)重結(jié)晶得精品。
[0007]本發(fā)明具有下列優(yōu)點和特性:
⑴此方法制取的吸附材料，原料來源廣泛，成本低廉；
⑵與現(xiàn)有技術(shù)相比，制備過程簡單，生產(chǎn)效率高；
⑶此吸附材料不造成二次污染，環(huán)境友好；
⑷這種吸附劑吸附效果優(yōu)異，是一種優(yōu)良的吸附重金屬的吸附材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。

【具體實施方式】
[0008]實施例一:
選用花生殼進行清洗、搗碎、烘干、磨粉、并過70目篩，用7%的ΗΝ03回流2h，再用3%Na0H回流lh，水洗后干燥；取制得的干燥物10g置于三頸瓶中，依次加入20ml濃度為2mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙烷，加熱回流lh，過濾，以丙酮和水交叉洗滌3_4次，在60°C下干燥得淺黃色交聯(lián)纖維素；在裝有回流冷凝管和攪拌器的三頸瓶中加入一定量的已交聯(lián)的纖維素，3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、lmol/L 二氧六環(huán)水溶液和lmol/L Na2C03溶液，在50°C條件下攪拌反應(yīng)一定時間后濾出產(chǎn)物，將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌3次；洗凈后真空干燥得2-羥基-3-磺酸基丙基纖維素醚，即一種花生殼吸附材料。
[0009]實施例二:
選用花生殼進行清洗、搗碎、烘干、磨粉、并過70目篩，用9%的ΗΝ03回流3h，再用5%Na0H回流2h，水洗后干燥得花生殼纖維素；取制得的纖維素20g置于三頸瓶中，依次加入20ml濃度為3mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙烷，加熱回流2h，過濾，以丙酮和水交叉洗滌至中性，在80°C下干燥得淺黃色交聯(lián)纖維素；在裝有回流冷凝管和攪拌器的三頸瓶中加入一定量的已交聯(lián)的纖維素，3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、lmol/L 二氧六環(huán)水溶液和lmol/LNa2C03溶液，輕輕震蕩搖勻，控溫60 V條件下攪拌反應(yīng)一定時間后濾出產(chǎn)物，將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌3次；洗凈后真空干燥得2-羥基-3-磺酸基丙基纖維素醚，即一種花生殼吸附材料。
[0010]實施例三:
選用花生殼進行清洗、搗碎、烘干、磨粉、并過70目篩，用8%的ΗΝ03回流3h，再用4%NaOH回流2h，用水洗后干燥得花生殼纖維素；取制得的纖維素20g置于三頸瓶中，依次加入20ml濃度為3mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙烷，加熱回流2h，過濾；以丙酮和水交叉洗滌至中性，在70°C下干燥得淺黃色交聯(lián)纖維素；將取制得的交聯(lián)纖維素30g倒入燒杯中，燒杯置于20°C水浴環(huán)境中，再往燒杯加入亞硫酸氫納20g，亞硫酸納20g、水100g，并用電動攪拌器不停攪拌，反應(yīng)2h后，再往容器中加入lmol/L 二氧六環(huán)水溶液100ml和lmol/L似20)3溶液1001111，控溫60°C條件下反應(yīng)lh后濾出產(chǎn)物，將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌3次；洗凈后真空干燥得2-羥基-3-磺酸基丙基纖維素醚，即一種花生殼吸附材料。
【權(quán)利要求】
1.一種花生殼吸附材料的制備方法，其特征在于，該制備方法按以下步驟進行: ⑴選用花生殼進行清洗、搗碎、烘干、磨粉、過篩； ⑵將過篩的粉末用7%-9%的ΗΝ03回流2-3h，再用3%-5%NaOH回流l_2h，水洗后干燥； ⑶取步驟⑵制得的干燥產(chǎn)物10-20g置于三頸瓶中，依次加15-25ml濃度為2_3mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙燒，加熱回流l_2h,過濾； (4)以丙酮和水交叉洗滌至中性，后干燥得交聯(lián)纖維素； (5)在裝有回流冷凝管和攪拌器的三頸瓶中加入一定量的已交聯(lián)的纖維素、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、lmol/L 二氧六環(huán)水溶液和lmol/L Na2C03溶液； (6)控溫50-60°C條件下攪拌反應(yīng)一定時間后濾出產(chǎn)物； (7)將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌； (8)洗凈后真空干燥得一種花生殼吸附材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種花生殼吸附材料的制備方法，其特征在于，在步驟⑴中所過的篩為70目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種花生殼吸附材料的制備方法，其特征在于，在步驟(5)中加料順序依次是先加已交聯(lián)的纖維素和3-氯-2-羥基丙磺酸鈉，再加入二氧六環(huán)水溶液和Na2C03 溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種花生殼吸附材料的制備方法，其特征在于，在步驟(7)中所選用的酒精溶度不低于85%。
【文檔編號】B01J20/24GK104448008SQ201410642363
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】王勝 申請人:王勝