本发明属于水处理技术领域，涉及一种利用棉纤快速制备可吸附重金属离子交换纤维的方法及应用，尤其对于含镍废水的处置和回收。
背景技术：
纤维素是自然界广泛存在的天然高分子物质，是一种可更新的资源。植物每年通过光合作用，能生产出亿万吨的纤维素。近年来，随着石油、煤炭储量的下降，其重要性日益显著。特别是上世纪80年代以来，随着各国对环境污染问题的日益关注和重视，迫使人们把注意力重新集中到纤维素这一具有生物可降解性、环境协调性的可再生资源上来。
目前在突发重金属污染应急吸附处置中，使用形态自由度大、应用灵活和机械强度好的纤维状吸附材料已经成为一种趋势，但是存在着制备方法时间长和材料较难获得或价格昂贵等现实问题，因此，快速研发廉价高效的纤维状吸附材料对突发重金属污染的应急处置显得尤为重要。虽然现如今关于离子交换纤维的研究比较多，但是大多数以合成纤维为基体进行接枝改性的，而以纤维素为基体的离子交换纤维相关报道相对较少。我们可以通过化学接枝手段在棉纤维上引入一种或多种对重金属离子(如铜、镍离子等)有很强吸附能力的络合基团(如羧基和氨基等)，达到快速高效去除重金属的目的。但是之前针对重金属离子纤维吸附材料的研究多选用较为昂贵的商用纤维，或者即使选用廉价易得的农林废弃物，但其改性周期相对较长，这些材料都在实际应急工程中难以实施。
为了解决目前突发重金属水污染应急处置技术匮乏、处置材料难于回收等现实问题，本发明提供了一种利用棉纤快速制备可吸附重金属离子交换纤维的方法。棉纤维是一类数量丰富、来源广泛、廉价易得的吸附原材料，含有丰富的纤维素，且机械强度高。我们可以通过化学合成手段在棉纤维上引入一种或多种对重金属离子有很强吸附能力的络合基团，达到快速高效去除和回收重金属的目的，且制备方法简单，能够很好的解决上述问题。
技术实现要素：
为了解决目前突发重金属水污染应急处置技术匮乏、处置材料难于回收或流阻大难以施用等现实问题，本发明提供了一种利用棉纤快速制备可吸附重金属镍离子交换纤维的方法。该方法可以快速制备应急处置现场适用性强、环境友好型的纤维状吸附材料，原料来源广泛、廉价易得，而且制备方法快速简单、易于实现工业化。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用棉纤快速制备除镍离子交换纤维的方法，该制备方法步骤如下
一、棉纤维的预处理
先用沸水蒸煮棉纤维，然后用乙醇或丙酮溶液浸泡上述棉纤维，风干后保存；
二、预处理纤维的电炉加热改性
将步骤一预处理后的棉纤维与络合基团活性单体按照一定的质量比加入到溶液中，在一定温度的电阻炉内反应一段时间后，过滤洗涤将产物置于特定温度的烘箱内烘干至恒重，得到棉纤改性吸附材料，即除镍离子交换纤维。
所述步骤一中，棉纤维蒸煮时间为15-30min，浸泡时间为40-60min。
所述步骤一中，乙醇或丙酮溶液的质量浓度为45-70％。
所述步骤二中，络合基团活性单体为均苯四甲酸二酐或邻苯二甲酸酐。
所述步骤二中，棉纤维与络合基团活性单体的质量比为1-5:1-8。
所述步骤二中，溶液为多聚甲醛、n,n-二甲基甲酰胺和醋酸二丁酯中的一种。
所述步骤二中，在70-90℃的电阻炉中反应15-30min后，在60℃下烘干。
所述方法制备的棉纤改性吸附材料在突发重金属污染和常规重金属废水处理中的应用。
所述棉纤改性吸附材料在镍污染和镍废水中镍离子的静态吸附。
所述棉纤改性吸附材料的吸附步骤为：取30-50mg吸附材料于烧杯中，室温下对250ml浓度为50-800mg/lph＝4-6的ni2+溶液进行静态吸附20min，其吸附容量为30-90mg/g。
本发明的有益效果：
1、本发明在制备过程中采用电阻炉加热反应对基体进行快速接枝改性，制备络合功能纤维，充分利用了电阻炉热效应和接枝穿透力强的优点，更快速高效地完成化学接枝反应，制备时间大大缩短，并且操作简单、方便易行。
2、本发明制备的吸附材料，在静态震荡下20min内就可以达到吸附平衡，最大吸附量就可以达到30-90mg/g，吸附效率高，可以快速的吸附废水中的重金属镍离子，缩短了污水处理时间。
3、本发明选用的原料棉纤维来源广泛，廉价易得，易于工业化。
4、本发明选用络合基团活性单体为均苯四甲酸二酐或邻苯二甲酸酐，使得纤维基体上具有两个羰基，二者具有协同作用，易与重金属镍离子形成络合物。
5、本发明快速制备的棉纤改性吸附材料机械强度高且保持纤维形状，使用灵活，便于回收利用，现场适用性更强。
6、本发明为在突发重金属镍水污染时，能快速制备、快速投放、快速回收更换、流阻小、传质吸附效果好等高效应急处置需求，提供了技术支撑。
7、本发明的纤维素基改性吸附剂既可应用于实际突发重金属镍污染的吸附处理，也可应用于常规重金属镍废水的处理，其成果解决了影响重金属镍水污染的处置效率及响应速度提高的瓶颈问题，具有重要的环境、经济意义。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明以天然植物纤维为骨架，通过预处理和电炉热反应两步骤，形成高选择性吸附材料，具有制备方法简单、原料廉价易得、吸附容量大，尤其针对于含镍重金属水污染的处理效率高且具有较强的稳定性，在使处理后的废液实现无害化的同时，也能回收贵重金属，并且产品机械和化学稳定性好，使用方法简单，进一步提高了使用吸附剂的经济性和环保性。
实施例1：
一、棉纤维的预处理
先用沸水蒸煮原料棉纤维15min，然后用45％乙醇浸泡40min，用去离子水洗涤至中性后风干待用；
二、预处理纤维的电炉加热改性
将步骤一预处理后的棉纤维与均苯四甲酸二酐以一定的质量配比(1:3)加入到多聚甲醛溶液中，在70℃的电阻炉内反应15min后，过滤洗涤将产物置于60℃下烘干至恒重，得到电炉加热法制备的棉纤改性吸附材料；
三、吸附实验
取上述方法制备的改性棉纤维0.5g于300ml的烧杯中，加入250mlph＝6的一系列浓度的ni2+溶液，在室温下进行静态吸附20min，其吸附容量为33.68mg/g。
实施例2：
一、棉纤维的预处理
先用沸水蒸煮原料棉纤维30min，然后用45％丙酮浸泡40min，用去离子水洗涤至中性后风干待用；
二、预处理纤维的电炉加热改性
将步骤一预处理后的棉纤维与均苯四甲酸二酐以一定的质量配比(1:8)加入到n,n-二甲基甲酰胺溶液中，在70℃的电阻炉内反应15min后取出材料，洗涤后将产物置于60℃下烘干至恒重，得到电炉加热法制备的棉纤改性吸附材料；
三、吸附实验
取上述方法制备的改性棉纤维0.5g于300ml的烧杯中，加入250mlph＝6的一系列浓度的ni2+溶液，在室温下进行静态吸附20min，其吸附容量为68.24mg/g。
实施例3：
一、棉纤维的预处理
先用沸水蒸煮原料棉纤维30min，然后用70％丙酮浸泡60min，用去离子水洗涤至中性后风干待用；
二、预处理纤维的电炉加热改性
将步骤一预处理后的棉纤维与邻苯二甲酸酐以一定的质量配比(1:8)加入到醋酸二丁酯溶液中，在90℃的电阻炉内反应30min后取出材料，洗涤后将产物置于60℃下烘干至恒重，得到电炉加热法制备的棉纤改性吸附材料；
三、吸附实验
取上述方法制备的改性棉纤维0.5g于300ml的烧杯中，加入250mlph＝6的一系列浓度的ni2+溶液，在室温下进行静态吸附20min，其吸附容量为86.58mg/g。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。