一种锌离子吸附材料的制备方法
【专利摘要】本发明属于水处理材料领域，涉及一种锌离子吸附材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将空心莲子草改性，具体工艺包括空心莲子草洗净、粉碎、丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液改性以及二甲胺处理等。本发明制备的锌离子吸附材料具有以下优点：（1）对锌离子的吸附选择性强；（2）制备的锌离子吸附材料为有机质，可降解；（3）利用空心莲子草富含有机酸、酚性成分、香豆素、糖等的特点，充分发挥上述成分对锌离子的吸附作用，将锌离子的吸附量提升至46mg/g，即每克吸附材料可吸附46mg锌离子，是活性炭的20倍。本发明制备的锌离子吸附材料可用于电镀厂含锌废水处理，市场前景广阔。
【专利说明】一种锌罔子吸附材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理材料【技术领域】，具体涉及一种锌离子吸附材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]当锌的浓度超过了有益范围时，就会对生态环境产生巨大的毒副作用。过量的锌能够抑制藻类的生长，降低叶绿素的含量和光合作用。如果锌在人体内含量过高，将会抑制吞噬细胞的活性和杀菌力，从而降低人体的免疫能力，疾病易感性增加。含锌废水主要来自镀锌工业在电镀过程中电镀漂洗废水、钝化废水、镀件酸洗废水、刷洗地坪和极板废水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”产生的废水。除此之外，还有来自钢铁工厂、丝绸工业、纤维制造、磨木浆工业及用于阴极处理的循环冷却系统所产生的废水中。含锌废水由于其镀锌工艺不同，组分也有所不同，主要有害物质有ZnCl2、ZnO、ZnSO4等。此外，粘胶纤维工业的工艺中加入ZnS04、Na2S04及H2SO4会产生大量的酸性含锌废水，水中锌离子浓度可达150-220mg/L,甚至高达800mg/L,远远高于我国对含锌废水的排放标准。用天然植物材料作为吸附剂处理含有锌离子的废水，与传统的治理方法相比，具有成本低、设备简单和无二次污染等优势，有着极为广阔的应用前景(东北大学学报(自然科学版)，2003，24 (9)，907-910.)。
[0003]空心莲子草主要在农田(包括水田和旱田)、空地、鱼塘、沟渠、河道等环境中生长为害，已成为当前亟待研究和解决的草害问题。主要影响表现在:危害人畜健康，危及生物多样性和破坏生态环境。其化学成份主要含黄酮甙、三萜皂甙、有机酸、酚性成分、香豆素、糖、脂肪、蛋白质、6-甲氧基木犀草素、鼠李糖甙及藤菊黄素等。
[0004]本发明的创新性在于:(I)变废为宝，将空心莲子草作为水处理材料的原材料，提升了空心莲子草的经济价值；(2)利用空心莲子草富含有机酸、酚性成分、香豆素、糖等的特点，发挥上述成分对锌离子的选择性吸附能力；(3)用丙烯酸/氨三乙酸三钠改性空心莲子草，一方面利用丙烯酸的聚合固化作用，防止有机酸、酚性成分、香豆素、糖等有效成分的流失，另一方面，利用氨三乙酸三钠与有机酸复合，增加空心莲子草表面活性基团的数量，从而有效提升空心莲子草对锌离子的吸附量；(4)由于锌离子在pH值6?7的溶液中稳定存在，用二甲胺处理改性后的空心莲子草，将酸性基团与二甲胺复合成盐，避免在吸附锌离子的过程中，将溶液的PH值转变为酸性；(5)所制备的吸附材料对锌离子的吸附量高达46mg/g，即每克吸附材料可吸附46mg锌离子，是活性炭的20倍(绵阳师范学院学报，2010，29 (5),45-49.)。
【发明内容】
[0005]本发明属于水处理材料领域，涉及一种锌离子吸附材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将空心莲子草改性，具体工艺包括空心莲子草洗净、粉碎、丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液改性以及二甲胺处理等。本发明制备的锌离子吸附材料具有以下优点:(1)对锌离子的吸附选择性强；(2)制备的锌离子吸附材料为有机质，可降解；(3)利用空心莲子草富含有机酸、酚性成分、香豆素、糖等的特点，充分发挥上述成分对锌离子的吸附作用，将锌离子的吸附量提升至46mg/g，即每克吸附材料可吸附46mg锌离子，是活性炭的20倍。本发明制备的锌离子吸附材料可用于电镀厂含锌废水处理，市场前景广阔。
[0006]本发明提出的锌离子吸附材料的制备方法，其特征在于:
[0007]I)清洁空心莲子草:将空心莲子草漂洗、烘干；
[0008]2)空心莲子草粉碎:将清洁后的空心莲子草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?100目的颗粒；
[0009]3)空心莲子草改性:将粉碎后的空心莲子草置于丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中，搅拌2小时，过滤，于80?120°C干燥3?6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的空心莲子草；其中空心莲子草与丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液的料/液比为1/5?1/20 (重量(g)/体积(mL));其中丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中丙烯酸的质量浓度为2%，氨三乙酸三钠的质量浓度为5%。
[0010]4) 二甲胺处理:将改性的空心莲子草置于二甲胺水溶液中I?4小时，取出，过滤，置于干燥箱中，于40?60°C干燥6小时，得锌离子吸附材料；其中，二甲胺水溶液的质量浓度为0.5%?5%ο
[0011]将锌离子吸附材料置于含锌废水中，调节溶液pH值为6?7，于25°C吸附4小时，废水中锌离子的浓度为50?500mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留锌离子量，得出吸附材料的锌离子吸附量。
[0012]将上述吸附锌离子的吸附材料置于浓度为0.1M的氨水溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的锌离子吸附材料；再将上述再生材料置于含锌废水中，进行锌离子吸附。如此多个循环，直至吸附材料的锌离子吸附量小于初次吸附量的75%。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为锌离子吸附材料的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0014]下面通过实施例进一步描述本发明
[0015]实施例1
[0016]将空心莲子草收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的空心莲子草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?100目的颗粒；
[0017]将丙烯酸、氨三乙酸三钠溶于去离子水中，丙烯酸的质量浓度为2%，氨三乙酸三钠的质量浓度为5%，得丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液。
[0018]将5g粉碎后的空心莲子草置于25mL丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中，搅拌2小时，过滤，于120°C干燥3小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的空心莲子草。
[0019]将改性的空心莲子草置于0.5%的二甲胺水溶液中4小时，取出，过滤，置于干燥箱中，于60°C干燥6小时，得锌离子吸附材料。
[0020]将Ig锌离子吸附材料置于含锌废水IOOOmL中，调节溶液pH值为6?7，于25°C吸附4小时，废水中锌离子的浓度为50?500mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留锌离子量，得出锌离子吸附材料的锌离子吸附量为46mg/g。[0021]将上述吸附锌离子的吸附材料置于浓度为0.1M的氨水溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的锌离子吸附材料；再将上述再生材料置于含锌废水中，进行锌离子吸附。如此8个循环，直至吸附材料的锌离子吸附量小于初次吸附量的75%。
[0022]实施例2
[0023]将空心莲子草收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的空心莲子草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?100目的颗粒；
[0024]将丙烯酸、氨三乙酸三钠溶于去离子水中，丙烯酸的质量浓度为2%，氨三乙酸三钠的质量浓度为5%，得丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液。
[0025]将5g粉碎后的空心莲子草置于IOOmL丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中，搅拌2小时，过滤，于80°C干燥6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的空心莲子草。
[0026]将改性的空心莲子草置于5%的二甲胺水溶液中I小时，取出，过滤，置于干燥箱中，于40°C干燥6小时，得锌离子吸附材料。
[0027]将Ig锌离子吸附材料置于含锌废水IOOOmL中，调节溶液pH值为6?7，于25°C吸附4小时，废水中锌离子的浓度为50?500mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留锌离子量，得出锌离子吸附材料的锌离子吸附量为44mg/g。
[0028]将上述吸附锌离子的吸附材料置于浓度为0.1M的氨水溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的锌离子吸附材料；再将上述再生材料置于含锌废水中，进行锌离子吸附。如此7个循环，直至吸附材料的锌离子吸附量小于初次吸附量的75%。
[0029]实施例3
[0030]将空心莲子草收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的空心莲子草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?100目的颗粒；
[0031]将丙烯酸、氨三乙酸三钠溶于去离子水中，丙烯酸的质量浓度为2%，氨三乙酸三钠的质量浓度为5%，得丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液。
[0032]将5g粉碎后的空心莲子草置于50mL丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中，搅拌2小时，过滤，于100°C干燥5小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的空心莲子草。
[0033]将改性的空心莲子草置于3%的二甲胺水溶液中2小时，取出，过滤，置于干燥箱中，于40°C干燥6小时，得锌离子吸附材料。
[0034]将Ig锌离子吸附材料置于含锌废水IOOOmL中，调节溶液pH值为6?7，于25°C吸附4小时，废水中锌离子的浓度为50?500mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留锌离子量，得出锌离子吸附材料的锌离子吸附量为41mg/g。
[0035]将上述吸附锌离子的吸附材料置于浓度为0.1M的氨水溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的锌离子吸附材料；再将上述再生材料置于含锌废水中，进行锌离子吸附。如此10个循环，直至吸附材料的锌离子吸附量小于初次吸附量的75%。
[0036]实施例4
[0037]将空心莲子草收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的空心莲子草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?100目的颗粒；
[0038]将丙烯酸、氨三乙酸三钠溶于去离子水中，丙烯酸的质量浓度为2%，氨三乙酸三钠的质量浓度为5%，得丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液。
[0039]将5g粉碎后的空心莲子草置于75mL丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中，搅拌2小时，过滤，于120°C干燥4小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的空心莲子草。
[0040]将改性的空心莲子草置于2%的二甲胺水溶液中3小时，取出，过滤，置于干燥箱中，于50°C干燥6小时，得锌离子吸附材料。
[0041]将Ig锌离子吸附材料置于含锌废水IOOOmL中，调节溶液pH值为6?7，于25°C吸附4小时，废水中锌离子的浓度为50?500mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留锌离子量，得出锌离子吸附材料的锌离子吸附量为40mg/g。
[0042]将上述吸附锌离子的吸附材料置于浓度为0.1M的氨水溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的锌离子吸附材料；再将上述再生材料置于含锌废水中，进行锌离子吸附。如此8个循环，直至吸附材料的锌离子吸附量小于初次吸附量的75%。
[0043]实施例5
[0044]将空心莲子草收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的空心莲子草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?100目的颗粒；
[0045]将丙烯酸、氨三乙酸三钠溶于去离子水中，丙烯酸的质量浓度为2%，氨三乙酸三钠的质量浓度为5%，得丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液。
[0046]将5g粉碎后的空心莲子草置于90mL丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中，搅拌2小时，过滤，于110°C干燥5小时，冷却，用去离子水洗漆，干燥，得改性的空心莲子草。
[0047]将改性的空心莲子草置于1%的二甲胺水溶液中4小时，取出，过滤，置于干燥箱中，于60°C干燥6小时，得锌离子吸附材料。
[0048]将Ig锌离子吸附材料置于含锌废水IOOOmL中，调节溶液pH值为6?7，于25°C吸附4小时，废水中锌离子的浓度为50?500mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留锌离子量，得出锌离子吸附材料的锌离子吸附量为38mg/g。
[0049]将上述吸附锌离子的吸附材料置于浓度为0.1M的氨水溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的锌离子吸附材料；再将上述再生材料置于含锌废水中，进行锌离子吸附。如此6个循环，直至吸附材料的锌离子吸附量小于初次吸附量的75%。
【权利要求】
1.一种锌离子吸附材料的制备方法，其特征在于:1)清洁空心莲子草:将空心莲子草漂洗、烘干；2)空心莲子草粉碎:将清洁后的空心莲子草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?100目的颗粒；3)空心莲子草改性:将粉碎后的空心莲子草置于丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中，搅拌2小时，过滤，于80?120°C干燥3?6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的空心莲子草；其中空心莲子草与丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液的料/液比为1/5?1/20(重量(g)/体积(mL));其中丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中丙烯酸的质量浓度为2%，氨三乙酸三钠的质量浓度为5% ；4)二甲胺处理:将改性的空心莲子草置于二甲胺水溶液中I?4小时，取出，过滤，置于干燥箱中，于40?60°C干燥6小时，得锌离子吸附材料；其中，二甲胺水溶液的质量浓度为 0.5% ?5%ο
【文档编号】C02F1/62GK103433000SQ201310366949
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】蓝碧健 申请人:太仓碧奇新材料研发有限公司