一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备方法及应用技术，特征是：将废旧的麻绳、麻袋洗净、干燥后进行粉碎，经化学处理干燥后，得酰氯化麻，在反应器中，按如下组成质量百分比加入，二甲基二烯丙基氯化铵：75~90%，酰氯化麻：5~18%，水：2~10%，过硫酸钾：0.5~3.0%，各组分之和为百分之百，氮气保护，于45±3℃恒温、搅拌、回流反应4~6h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂。该吸附剂对油脂具有很高的吸附容量，优良的物理化学和机械性能，再生能力强，反复使用次数多，既成本低又绿色环保，而且是废弃物再利用，即创造价值，有减少环境污染。
【专利说明】一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物吸附剂的制备方法及对工业废水中油脂吸附的应用，属于水处理【技术领域】，适于含油污水的除油净化，特别涉及一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备及应用技术。
【背景技术】
[0002]资源短缺和环境污染已经成为当今世界的两大主要问题，因此，利用天然可再生资源，开发环境友好型产品和技术将成为可持续发展的必然趋势。麻是一年生的草本植物，是最宝贵的生态资源之一，是一种可再生资源。目前全国亚麻的种植面积达300多万亩，长纤维的产量一般在60kg/亩左右，麻作为纺织纤维具有一系列优良性能，如柔软、光泽好、挺括、凉爽、吸湿性能和透气性能优良等特点，是十分珍贵的纺织纤维原料。我国是麻制品生产大国，产量居世界第一位。每年会有大量废弃的麻制品，如麻袋、麻绳、麻席以及工业废弃的下脚料等，随着经济的快速发展，麻的废弃物量大幅度增加，处理不当会造成对环境的危害。充分利用好这些麻的废弃物既可以减少环境污染也可创造可观的经济效益，麻的机械性能好，密度小，利用麻合成新型吸附剂用于水体中油脂的吸附，使这种吸附剂具有天然、绿色、可生物降解的特点同时，还可以漂浮在水面上与油脂有充分的接触，对油脂的吸附有其独特的优越性。
[0003]含油废水主要来源于石油工业的采油、炼油、贮油、运输以及石油化工生产等过程，油品进入水体后，会在表层形成水膜，阻止氧气溶入水体，从而导致水体缺氧、生物死亡、造成严重的环境污染。目前我国颁布的《中华人民共和国海洋环境保护法》等法规规定，含油废水最高允许排放浓度为10 mg/L。所以，含油废水的处理成为当下石油化工产业和环境保护等多个领域亟待解决的问题。吸附法是众多处理工艺中的一种，近年来国内外许多学者对吸附法处理含油废水的研究多集中在提高吸附剂的吸附效率，探究吸附剂的改性方法等。其吸附法具有工艺简单，吸附率高，适用范围广，性质稳定等特点在污水处理中得到广泛应用。用于含油废水吸附的吸附剂有活性炭、膨胀石墨、改性膨润土、改性粉煤灰、蛇纹石、凹凸棒石、沸石等。高赛男等研究了采油废水生物处理法出水活性炭吸附试验，(高赛男等.采油废水生物处理法出水活性炭吸附试验研究.环境科学与技术，2010-12，33(12):56-65);王淑钊等研究了膨胀石墨对含油废水的吸附性能，(王淑钊等.膨胀石墨对含油废水的吸附性能研究.科技创新导报.2012 (22):7-8);舒明勇等研究了改性膨润土处理乳化液废水的试验，舒明勇等.改性膨润土处理乳化液废水的试验研究.化学工程师，2012(8):34-38);邓慧等研究了粉煤灰去除含油废水的应用，(邓慧等我国利用粉煤灰去除含油废水的应用研究.粉煤灰，2012 (3): 10-14)。
[0004]麻改性后作为吸附剂有关研究已有报道，中国专利CN103464115A公开了一种亚麻吸附剂的制备及应用，其特征是:将亚麻纺织厂废弃的短纤维亚麻用水洗净，干燥后进行粉碎，用NaOH和OP水溶液处理干燥后，得脱胶亚麻，在反应器中，按如下组成质量百分比加入，环氧氯丙烷:22?40%，脱胶亚麻:12?25%，NaOH:4?8% ;异丙醇:5?10% ;水:32?55%，各组分之和为百分之百，于55飞5°C恒温、搅拌、回流反应1.(T4h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，用少量乙醇洗涤后，干燥，得到环氧氯丙烷修饰亚麻，用于水中碱性染料的吸附。中国专利CN103933942A公开了一种巯丙基三甲氧基硅烷改性亚麻吸附剂的制备及应用，其特征是:将亚麻洗净，剪短，干燥后进行粉碎，分别用处理液A和处理液B处理粉碎的亚麻干燥后，得氧化亚麻，在反应器中，按如下组成质量百分比加入，N，N- 二甲基甲酰胺:50?75%，氧化亚麻:10?30% ;搅拌加热至65?75°C，缓慢滴加氯化亚砜:12?25%，滴加完毕，温度升至8(T90°C，恒温反应3?5h，冷却至室温，加入巯丙基三甲氧基硅烷:1.(Γ3.0%，室温下搅拌反应6?12h，过滤，用N，N- 二甲基甲酰胺洗涤后，真空干燥，得到巯丙基三甲氧基硅烷改性亚麻，用于水体中水中砷吸附。麻改性后用于水体中油脂的吸附清除未见报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一是提供一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备方法，主要使获取的二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂在废水中对油脂的吸附容量更大。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0007]一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备方法，特征在于该方法具有以下工艺步骤:
(1)麻预处理:将废旧的麻绳、麻袋洗净、干燥后进行粉碎，用1(Γ20目的筛子过筛，得到预处理麻；
(2)氧化麻:在反应器中，按如下组成质量百分比加入，预处理麻:8?20%，水:15?25%，浓硝酸:56?75%，各组分之和为百分之百，于90±3°C恒温、搅拌、回流反应9(T120 min，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到氧化麻；
(3)酰氯化麻制备:在反应器中，按如下组成质量百分比加入，二甲基甲酰胺:6?16%，氯化亚砜:7(Γ85%，氧化麻:8?18%，各组分之和为百分之百，于70±3°C恒温、搅拌、回流反应If 24 h，反应完毕后用丙酮回流洗涤，除去表面粘附的二甲基甲酰胺和氯化亚砜，取出后放真空干燥箱中干燥，得到酰氯化麻；
(4)二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备:在反应器中，按如下组成质量百分比加入，二甲基二烯丙基氯化铵:75?90%，酰氯化麻:5?18%，水:2?10%，过硫酸钾:0.5^3.0%，各组分之和为百分之百，氮气保护，于45±3°C恒温、搅拌、回流反应4飞h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂。
[0008]步骤(2)中所述的浓硝酸质量百分浓度为68%。
[0009]步骤(3)中所述的氯化亚砜与二甲基甲酰胺的质量比10:1最优。
[0010]步骤(4)中所述的二甲基二烯丙基氯化铵纯度为质量百分浓度60%水溶液。
[0011]本发明的另一目的是提供二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂在水体系中对油的吸附，特点为:将制备好的二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂用去离子水浸泡0.5?1.0h，按静态法吸附。
[0012]将制备好的二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂用去离子水浸泡0.5^1.0h，按动态法吸附，流速为1.0 mL/min。
[0013]本发明的优点及效果是:
(1)本发明获得的二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂具有良好的物理化学稳定性和优异的机械强度，反复使用次数可达10次以上；
(2)本发明获得的二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂对水体中各种油脂(如原油、柴油、润滑油、机油、植物油、汽油等)均有较好吸附和洗脱，吸附效率高，吸附的速度快，吸附容量可达112.61 mg/g ；
(3)由于二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的密度小，可以漂浮在水体表面，与油脂接触的机会多，对油的的去除率高，是天然绿色产品，可生物降解，环保；
(4)合成的过程要求的条件容易控制，能耗低，操作简单，再生资源利用，易于工业化生产。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
(1)麻预处理:将废旧的麻绳、麻袋洗净、干燥后进行粉碎，用10目的筛子过筛，得到预处理麻；
(2)氧化麻:在反应器中，分别加入，预处理麻:14g，水:20mL，浓硝酸:66mL，于90±3°C恒温、搅拌、回流反应100 min，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到氧化麻；
(3)酰氯化麻制备:在反应器中，分别加入二甲基甲酰胺:llmL，氯化亚砜:47mL，氧化麻:13g，于70±3°C恒温、搅拌、回流反应20 h，反应完毕后用丙酮回流洗涤，除去表面粘附的二甲基甲酰胺和氯化亚砜，取出后放真空干燥箱中干燥，得到酰氯化麻；
(4)二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备:在反应器中，分别加入二甲基二烯丙基氯化铵:81mL，酰氯化麻:12g，水:6mL，过硫酸钾:1.0g，氮气保护，于45±3°C恒温、搅拌、回流反应5 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂。
[0015]实施例2
(1)麻预处理:将废旧的麻绳、麻袋洗净、干燥后进行粉碎，用20目的筛子过筛，得到预处理麻；
(2)氧化麻:在反应器中，分别加入，预处理麻:8g，水:17mL，浓硝酸:75mL，于90±3°C恒温、搅拌、回流反应90 min，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到氧化麻；
(3)酰氯化麻制备:在反应器中，分别加入二甲基甲酰胺:6mL，氯化亚砜:51mL，氧化麻:10g，于70±3°C恒温、搅拌、回流反应18 h，反应完毕后用丙酮回流洗涤，除去表面粘附的二甲基甲酰胺和氯化亚砜，取出后放真空干燥箱中干燥，得到酰氯化麻；
(4)二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备:在反应器中，分别加入二甲基二烯丙基氯化铵:90mL,酰氯化麻:5g,水:3mL,过硫酸钾:2g,氮气保护，于45±3°C恒温、搅拌、回流反应4 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂。
[0016]实施例3 (1)麻预处理:将废旧的麻绳、麻袋洗净、干燥后进行粉碎，用10目的筛子过筛，得到预处理麻；
(2)氧化麻:在反应器中，分别加入，预处理麻:18g,水:24mL,浓硝酸:56mL,于90±3°C恒温、搅拌、回流反应120 min，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到氧化麻；
(3)酰氯化麻制备:在反应器中，分别加入二甲基甲酰胺:18mL，氯化亚砜:45mL，氧化麻:8g，于70±3°C恒温、搅拌、回流反应24 h，反应完毕后用丙酮回流洗涤，除去表面粘附的二甲基甲酰胺和氯化亚砜，取出后放真空干燥箱中干燥，得到酰氯化麻；
(4)二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备:在反应器中，分别加入二甲基二烯丙基氯化铵:70mL，酰氯化麻:ISgjK:10mL，过硫酸钾:2g，氮气保护，于45±3°C恒温、搅拌、回流反应6 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂。
[0017]实施例4
(1)麻预处理:将废旧的麻绳、麻袋洗净、干燥后进行粉碎，用10目的筛子过筛，得到预处理麻；
(2)氧化麻:在反应器中，分别加入，预处理麻:10g,水:15mL,浓硝酸:75mL,于90±3°C恒温、搅拌、回流反应110 min，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到氧化麻；
(3)酰氯化麻制备:在反应器中，分别加入二甲基甲酰胺:8mL，氯化亚砜:49mL，氧化麻:12g，于70±3°C恒温、搅拌、回流反应22 h，反应完毕后用丙酮回流洗涤，除去表面粘附的二甲基甲酰胺和氯化亚砜，取出后放真空干燥箱中干燥，得到酰氯化麻；
(4)二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备:在反应器中，分别加入二甲基二烯丙基氯化铵:75mL,酰氯化麻:14g,水:8mL,过硫酸钾:3g,氮气保护，于45±3°C恒温、搅拌、回流反应5 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂。
[0018]实施例5
(1)麻预处理:将废旧的麻绳、麻袋洗净、干燥后进行粉碎，用10目的筛子过筛，得到预处理麻；
(2)氧化麻:在反应器中，分别加入，预处理麻:12g,水:25mL,浓硝酸:63mL,于90±3°C恒温、搅拌、回流反应100 min，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到氧化麻；
(3)酰氯化麻制备:在反应器中，分别加入二甲基甲酰胺:13mL，氯化亚砜:44mL，氧化麻:16g，于70±3°C恒温、搅拌、回流反应21h，反应完毕后用丙酮回流洗涤，除去表面粘附的二甲基甲酰胺和氯化亚砜，取出后放真空干燥箱中干燥，得到酰氯化麻；
(4)二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备:在反应器中，分别加入二甲基二烯丙基氯化铵:85mL，酰氯化麻:5g，水:9mL，过硫酸钾:1.0g，氮气保护，于45±3°C恒温、搅拌、回流反应4.5h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂。
[0019]实施例6 称取0.50g 二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂吸附剂置于250mL具塞锥形瓶中，力口入10mL浓度为550mg/L原油水溶液中，以酸或碱调节体系的pH值为4.5^10.5范围内，在室温下震荡吸附2?4 h，取上清液，用红外光谱测油仪测定溶液中油的浓度，根据吸附前后水中油的浓度差，计算出二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂吸附剂的吸附容量，其吸附容量最高可达到121.22 mg/g，pH值在4.5?10.5范围内吸附剂对油的吸附没有影响，，在室温下震荡吸附2h以上，吸附剂对油的吸附达到饱和。
[0020]实施例7
称取1.0g 二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂吸附剂置于250mL具塞锥形瓶中，力口入10mL浓度为100mg/L含原油水溶液中，以酸或碱调节体系的pH值为6.5范围内，在室温下震荡吸附4 h，取上清液，用红外光谱测油仪测定溶液中油的浓度，根据吸附前后水中油的浓度差，计算出二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂吸附剂对油的去除率，最高可达98.5%。
【权利要求】
1.一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备方法，特征在于该方法具有以下工艺步骤: (1)麻预处理:将废旧的麻绳、麻袋洗净、干燥后进行粉碎，用1(Γ20目的筛子过筛，得到预处理麻； (2)氧化麻:在反应器中，按如下组成质量百分比加入，预处理麻:8?20%，水:15?25%，浓硝酸:56?75%，各组分之和为百分之百，于90±3°C恒温、搅拌、回流反应9(T120 min，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到氧化麻； (3)酰氯化麻制备:在反应器中，按如下组成质量百分比加入，二甲基甲酰胺:6?16%，氯化亚砜:7(Γ85%，氧化麻:8?18%，各组分之和为百分之百，于70±3°C恒温、搅拌、回流反应If 24 h，反应完毕后用丙酮回流洗涤，除去表面粘附的二甲基甲酰胺和氯化亚砜，取出后放真空干燥箱中干燥，得到酰氯化麻； (4)二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备:在反应器中，按如下组成质量百分比加入，二甲基二烯丙基氯化铵:75?90%，酰氯化麻:5?18%，水:2?10%，过硫酸钾:0.5^3.0%，各组分之和为百分之百，氮气保护，于45±3°C恒温、搅拌、回流反应4飞h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂。
2.根据权利要求1中所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备方法，特征在于:步骤(2)中所述的浓硝酸质量百分浓度为68%。
3.根据权利要求1中所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备方法，特征在于:步骤(3)中所用的仪器设备、试剂不能含水。
4.根据权利要求1中所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备方法，特征在于:步骤(3)中所述的氯化亚砜与二甲基甲酰胺的质量比10:1最优。
5.根据权利要求1中所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂的制备方法，特征在于:步骤(4)中所述的二甲基二烯丙基氯化铵纯度为质量百分浓度60%水溶液。
6.根据权利要求1中所述的制备方法所制备一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附齐U，特征在于:一种二甲基二烯丙基氯化铵改性麻吸附剂对废水中油脂的吸附。
7.根据权利要求6中所述的废水中油脂包括:原油、柴油、润滑油、机油、植物油、汽油。
【文档编号】C02F1/28GK104289190SQ201410456878
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】李慧芝, 李志英, 杨春霞 申请人:济南大学