一种向日葵花籽壳吸附材料及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种向日葵花籽壳吸附材料的制备方法，它是选用向日葵花籽壳吸进行清洗、捣碎、烘干、磨粉、过筛、再把过筛的粉末先后经过酸和碱加热回流、水洗、干燥得初品；初品再与NaOH溶液、环氧氯丙烷反应交联，将交联的纤维素与3-氯-2-羟基丙磺酸钠、二氧六环水溶液和Na2CO3溶液混合反应，最后将产物依次用丙酮、水交叉洗涤，洗净后真空干燥即得向日葵花籽壳吸附材料成品。该制备工艺流程简捷、价格低廉，原料丰富、且对环境友好。
【专利说明】一种向日葵花籽壳吸附材料及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸附材料的制备方法，特别涉及一种向日葵花籽壳吸附材料制备方法。
【背景技术】
[0002]随着电镀、采矿、化工等行业的发展，重金属污染越来越严重，污染源也越来越多，矿山排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水，以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业的废水都是重金属废水的重要来源。重金属污染与其它污染源不同，其它污染源经过自然的方式可以自动降解，使其有害性降低或解除，而重金属污染很难在环境中自动降解，这些重金属废水进入环境或生态系统后，可通过食物链进行转移、积累、放大，对人类和生物造成极大的危害。例如铬，特别是六价铬危害最大，六价铬可以诱发肺癌和鼻咽癌。饮用水中含铬浓度在0.lmg/L以上时，就会使人呕吐，侵害肠道和肾脏。灌溉水中浓度为0.lmg/L，可对水稻种子萌芽有抑制作用。还有重金属铜，铜对人体造血、细胞生长，人体某些酶的活动及内分泌腺功能均有影响。若摄入过量的铜，就会刺激消化系统，引起腹痛、呕吐，长期过量还会促使肝硬化。铜对低等生物和农作物毒性较大，其浓度达0.1-0.2mg/ L即可使鱼类致死。对于农作物，铜可使植物吸收养分的机能受到阻碍，植物吸收铜离子后，即固定于根部皮层，灌溉水中含铜较高时，即在土壤和作物中积累，可使作物枯死。铜对水体自净作用也有较严重影响，浓度为0.lmg/L时，使水的生化耗氧过程明显地受到抑制。
[0003]目前，含重金属废水的的处理方法有离子交换法、电化学法、化学沉淀法、膜分离技术法、生物处理法、吸附法等，其中吸附法主要是利用高比表面积或具有多孔结构的物质作为吸附材料去吸附重金属离子。该法的核心是吸附剂的选择，常用的吸附剂有活性炭、矿物质、分子筛和微生物。活性炭有较强的吸附能力，可以同时吸附多种重金属离子，去除率高，但再生效率低，处理水质达不到GB标准，价格高，应用被限制；利用微生物作为吸附材料，主要有菌体、藻类和细胞提取物等，这些生物吸附剂对不同的重金属离子表现出不同的吸附能力，但其吸附效果受外界环境因素和水体PH值的影响较大。近年来逐步研究出一类以植物果实壳作为原料，加工制备成一种吸附材料，此类吸附材料制备成本低、不会造成二次污染。
[0004]向日葵作为菊科一年生草本植物，是中国五大油料作物之一，主要分布在我国东北和西北地区，中国向日葵的种植面积为123万hm2，葵花籽产量接近200万t，约占世界总产量的6%，作为向日葵大国，如果能充分开发向日葵各种资源，对提高向日葵经济价值具有十分重要的意义。葵花籽含壳率一般为22-40%，葵花籽壳作为提取葵花籽油的副产品，每年约有70万t。目前葵花籽壳大部分被丢弃或被焚烧处理，这既造成了污染环境又浪费资源，而把葵花籽壳改性制备成一种低成本的的重金属吸附材料，将大大提高葵花籽壳的利用效率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种向日葵花籽壳吸附材料及其制备方法。该方法制备的吸附材料成本低廉、吸附量大、且不易造成二次污染。
[0006]为实现这一目的，本发明采用向日葵花籽壳作为原料，具体步骤是通过以下技术路线实现的:
⑴选用向日葵花籽壳，进行清洗、捣碎、烘干或晒干；
⑵将烘干或晒干的壳磨成粉，并过70目筛；
⑶用7%-9%的HNO3回流2-3h，再用3%-5%Na0H回流l_2h，水洗后干燥得向日葵花籽壳纤维素；
⑷取制得的纤维素10_20g置于三颈瓶中，依次加入20ml浓度为2_3mo/L的NaOH溶液、60ml环氧氯丙烧,加热回流l_2h,过滤；
(5)以丙酮和水交叉洗涤至中性，在60-80°C下干燥得浅黄色交联纤维素；
(6)在装有回流冷凝管和搅拌器的三颈瓶中加入一定量的已交联的纤维素、3-氯-2-羟基丙磺酸钠、lmol/L 二氧六环水溶液和lmol/L Na2CO3溶液，轻轻震荡摇匀；
(7)控温50-60°C条件下搅拌反应一定时间后滤出产物；
(8)将产物先后用水、酒精洗涤3次；
O)洗净后真空干燥得2-羟基-3-磺酸基丙基纤维素醚，即一种向日葵花籽壳吸附材料。
[0007]优先地，所述加入的3-氯-2-羟基丙磺酸钠的制备方法包括如下步骤:
⑴在装有搅拌器、滴液漏斗和冷凝管的三颈瓶中加入适量水、焦亚硫酸钠和催化剂； ⑵在磁力搅拌下，升温至75-80°C，漫漫滴加环氧氯丙烷；
(3)加料完毕，于85°C下反应4_5h，将反应物趁热倒出；
⑷把到出反应物冷却至5°C以下使产物结晶，离心脱去溶剂，经重结晶得精品。
[0008]本发明具有下列优点和特性:
⑴与现有技术相比，制备过程简单，不破坏向日葵花籽壳的羟基和酚基官能团，保证有效吸附成分的含量；
⑵相对于传统的吸附剂，这种制备方法成本低廉，环境友好；
⑶这种吸附剂吸附效果优异，是一种优良的吸附重金属的吸附材料，具有广泛的应用前景。
【具体实施方式】
[0009]实施例一:
选用向日葵花籽壳进行清洗、捣碎、烘干、磨粉、并过70目筛，用7%的HNO3回流2h，再用3%Na0H回流lh，水洗后干燥；取制得的干燥物1g置于三颈瓶中，依次加入20ml浓度为2mo/L的NaOH溶液、60ml环氧氯丙烷，加热回流lh，过滤，以丙酮和水交叉洗涤3_4次，在60°C下干燥得浅黄色交联纤维素；在装有回流冷凝管和搅拌器的三颈瓶中加入一定量的已交联的纤维素，3-氯-2-羟基丙磺酸钠、lmol/L 二氧六环水溶液和lmol/L Na2CO3溶液，在50°C条件下搅拌反应一定时间后滤出产物，将产物先后用水、酒精洗涤3次；洗净后真空干燥得2-羟基-3-磺酸基丙基纤维素醚，即一种向日葵花籽壳吸附材料。
[0010]实施例二:
选用向日葵花籽壳进行清洗、捣碎、烘干、磨粉、并过70目筛，用9%的HNO3回流3h，再用5%Na0H回流2h，水洗后干燥得向日葵花籽壳纤维素；取制得的纤维素20g置于三颈瓶中，依次加入20ml浓度为3mo/L的NaOH溶液、60ml环氧氯丙烷，加热回流2h，过滤，以丙酮和水交叉洗涤至中性，在80°C下干燥得浅黄色交联纤维素；在装有回流冷凝管和搅拌器的三颈瓶中加入一定量的已交联的纤维素，3-氯-2-羟基丙磺酸钠、lmol/L 二氧六环水溶液和ImoI/L Na2CO3溶液，轻轻震荡摇匀，控温60°C条件下搅拌反应一定时间后滤出产物，将产物先后用水、酒精洗涤3次；洗净后真空干燥得2-羟基-3-磺酸基丙基纤维素醚，即一种向日葵花籽壳吸附材料。
[0011]实施例三:
选用向日葵花籽壳进行清洗、捣碎、烘干、磨粉、并过70目筛，用8%的HNO3回流3h，再用4%NaOH回流2h，用水洗后干燥得向日葵花籽壳纤维素；取制得的纤维素20g置于三颈瓶中，依次加入20ml浓度为3mo/L的NaOH溶液、60ml环氧氯丙烷，加热回流2h，过滤；以丙酮和水交叉洗涤至中性，在70°C下干燥得浅黄色交联纤维素；将取制得的交联纤维素30g倒入烧杯中，烧杯置于20°C水浴环境中，再往烧杯加入亚硫酸氢纳20g，亚硫酸纳20g、水100g，并用电动搅拌器不停搅拌，反应2h后，再往容器中加入lmol/L 二氧六环水溶液10ml和lmol/L Na2CO3溶液100ml，控温60°C条件下反应Ih后滤出产物，将产物先后用水、酒精洗涤3次；洗净后真空干燥得2-羟基-3-磺酸基丙基纤维素醚，即一种向日葵花籽壳吸附材料。
【权利要求】
1.一种向日葵花籽壳吸附材料的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行: ⑴选用向日葵花籽壳进行清洗、捣碎、烘干、磨粉、过筛； ⑵将过筛的粉末用7%-9%的HNO3回流2-3h，再用3%-5%Na0H回流l_2h，水洗后干燥；⑶取步骤⑵制得的干燥产物10-20g置于三颈瓶中，依次加15-25ml浓度为2_3mo/L的NaOH溶液、60ml环氧氯丙烧,加热回流l_2h,过滤； (4)以丙酮和水交叉洗涤至中性，后干燥得交联纤维素； (5)在装有回流冷凝管和搅拌器的三颈瓶中加入一定量的已交联的纤维素、3-氯-2-羟基丙磺酸钠、lmol/L 二氧六环水溶液和lmol/L Na2CO3溶液； (6)控温50-60°C条件下搅拌反应一定时间后滤出产物； (7)将产物先后用水、酒精洗涤； (8)洗净后真空干燥得一种向日葵花籽壳吸附材料。
2.根据权利要求1所述的一种向日葵花籽壳吸附材料的制备方法，其特征在于，在步骤⑴中所过的筛为70目。
3.根据权利要求1所述的一种向日葵花籽壳吸附材料的制备方法，其特征在于，在步骤(5)中加料顺序依次是先加已交联的纤维素和3-氯-2-羟基丙磺酸钠，再加入二氧六环水溶液和Na2CO3溶液。
4.根据权利要求1所述的一种向日葵花籽壳吸附材料的制备方法，其特征在于，在步骤(7)中所选用的酒精溶度不低于85%。
【文档编号】B01J20/24GK104368315SQ201410641879
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】王胜 申请人:王胜