一种利用柠檬酸钠改性制备大麦壳吸附剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸附剂材料，特别涉及一种生物质吸附剂及改性方法，属于化学领域。
【背景技术】
[0002]进入21世纪，随着城市化进程的加快和工农业的迅猛发展，大量未经处理的城市垃圾、污染的土壤、工业和生活污水，以及大气沉降物不断排入水中，使水体悬浮物和沉积物中的重金属含量急剧升高。虽然河流沉降物对排入水中的污染物特别是金属类污染物有强烈的吸附作用，但是当水体PH值、Eh(氧化还原电位)等条件发生变化时，吸附的污染物又会释放出来，导致城市水环境重金属的进一步污染。根据对我国七大水系中水质最好的长江的调查，其近岸水域己受到不同程度的重金属污染，Zn、Pb、Cd、Cu、Cr等元素污染严重，而且亲硫元素如Cd、Pb、Hg、Cu的潜在活性大，易参与环境中各类物质的反应。21个沿江主要城市中，攀枝花、宜昌、南京、武汉、上海、重庆6个城市的重金属累积污染百分率己达到65%。重金属随废水排出时，即使浓度很小，也能造成危害，其废水污染毒性一具有长期持续性。某些重金属虽只有微量浓度，但可在微生物作用下，转化为毒性更强的有机化合物。如无机汞在天然水体中可被微生物转化为毒性更强的甲基汞；二是重金属可大量富集，有的重金属富集倍数可达成千上万倍，然后通过食物链，在人体器官中积累造成慢性中毒，严重危害人体健康；三是重金属无论采用何种处理方法或微生物都不能降解，只不过改变其化合价和化合物种类，如与阴离子配体形成配合物或螯合物，使重金属在水中的浓度增大，也可以使沉入水底中的重金属又释放出来。因此，重金属污染防治一直是环境科学研究的热点，水体中的重金属通过直接饮水、食用被污水灌溉过的蔬菜和粮食等途径进入人体，威胁着城市人群的健康。
[0003]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。但这些方法普遍存在着二次污染、成本高、对低浓度重金属废水处理效果不理想等问题，所以找寻便宜的吸附剂是当今重要的课题。近年来通过活的生物体吸附移走重金属的方法已引起关注。这一方法主要利用超积累植物、藻类和微生物对重金属有较大的吸附能力去除废水中的重金属。但用活的生物体来处理污水受生物体本身的生物量和生长特性的限制，因此至今该类方法还不适于大规模的应用。
[0004]已有研究表明，某些植物类细胞有多层微纤维结构，其组成一般都含有纤维素和果胶质等，它们可提供氨基、酰胺基、醛基、羟基、硫醇等功能团与金属结合，将大麦壳改性制备成吸附剂用于废水处理，可达到以废治废，实现经济效益、社会效益及环境效益的统一。本发明以大麦壳为原料，通过改性制备一种新型生物质吸附剂，用于废水处理。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种大麦壳吸附剂及其制备方法。该制备方法是通过以下技术路线实现的:
⑴选用大麦壳用蒸馏水进行清洗数次，后放入烘箱中进行烘干；
⑵烘干后取出冷却，待冷却至室温后粉碎、过Imm尼龙筛、收集粉末；
⑶将收集的大麦壳粉置于圆底烧瓶中，加一定量的甲醛-H2SO4溶液，置水浴锅中加热回流；
⑷回流l_2h后，将大麦壳粉进行抽滤去除溶液；
(5)粉渣用蒸馏水洗至pH>5以上，干燥；
(6)将干燥粉末加入到柠檬酸钠溶液中，并不停地搅拌使其充分反应；
(7)反应后再次抽滤，除去溶液，虑渣干燥即得一种大麦壳吸附剂。
[0006]优先地，步骤⑶中添加的甲醛-H2SCV^液所含物质的比例为(甲醛浓度37-40%，H2SO4浓度为 0.10-0.15mol/L)。
[0007]优先地，步骤⑶中加热回流温度不超过80°C。
[0008]优先地，步骤(6)中柠檬酸钠溶度不超过0.5mol/L。
[0009]本发明具有下列优点和特性:
⑴此方法制取的吸附材料，原料来源广泛，成本低廉；
⑵与现有技术相比，制备过程简单，生产效率高；
⑶此吸附材料不造成二次污染，环境友好。
【具体实施方式】
[0010]实施例一:
将大麦壳用蒸馏水进行清洗3次，后放入烘箱中烘干，待冷却至室温时用研磨罐进行粉碎、过Imm尼龙筛、收集粉末；将收集的大麦壳粉1g置于圆底烧瓶中，加入2OOmL的甲醛-H2SCV^f (甲醛浓度37%，H2SO4浓度为0.lmol/L)，并置于60°C的水浴锅中加热回流，回流Ih后，将大麦壳粉进行抽滤去除溶液，粉渣用蒸馏水洗至pH=5，干燥；将干燥粉末加入到0.3mol/L的柠檬酸钠溶液中，并不停地搅拌使其充分反应；反应后再次抽滤,除去溶液，虑渣干燥即得一种大麦壳吸附剂。
[0011]实施例二:
将大麦壳用蒸馏水进行清洗3次，后放入烘箱中烘干，待冷却至室温时用研磨罐进行粉碎、过Imm尼龙筛、收集粉末；将收集的大麦壳粉20g置于圆底烧瓶中，加入200mL的甲醛-H2SO4溶液(甲醛浓度38%，H2SO4浓度为0.12mol/L),并置于70°C的水浴锅中加热回流，回流1.5h后，将大麦壳粉进行抽滤去除溶液，粉渣用蒸馏水洗至pH=6，干燥；将干燥粉末加入到0.4mol/L的柠檬酸钠溶液中，并不停地搅拌使其充分反应；反应后再次抽滤,除去溶液，虑渣干燥即得一种大麦壳吸附剂。
[0012]实施例三:
将大麦壳用蒸馏水进行清洗3次，后放入烘箱中烘干，待冷却至室温时用研磨罐进行粉碎、过Imm尼龙筛、收集粉末；将收集的大麦壳粉30g置于圆底烧瓶中，加入200mL的甲醛-H2SO4溶液(甲醛浓度40%，H2SO4浓度为0.15mol/L),并置于80°C的水浴锅中加热回流，回流2h后，将大麦壳粉进行抽滤去除溶液，粉渣用蒸馏水洗至pH=7，干燥；将干燥粉末加入到0.5mol/L的柠檬酸钠溶液中，并不停地搅拌使其充分反应；反应后再次抽滤,除去溶液，虑渣干燥即得一种大麦壳吸附剂。
【主权项】
1.一种利用柠檬酸钠改性制备大麦壳吸附剂的方法，其特征在于，该方法是通过以下技术路线实现的: ⑴选用大麦壳用蒸馏水进行清洗数次，后放入烘箱中进行烘干； ⑵烘干后取出冷却，待冷却至室温后粉碎、过Imm尼龙筛、收集粉末； ⑶将收集的大麦壳粉置于圆底烧瓶中，加一定量的甲醛-H2SO4溶液，置水浴锅中加热回流； ⑷回流l_2h后，将大麦壳粉进行抽滤去除溶液； (5)粉渣用蒸馏水洗至pH>5以上，干燥； (6)将干燥粉末加入到柠檬酸钠溶液中，并不停地搅拌使其充分反应； (7)反应后再次抽滤，除去溶液，虑渣干燥即得一种大麦壳吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用朽1檬酸钠改性制备大麦壳吸附剂的方法，其特征在于，在步骤⑶中添加的甲醛_&504溶液所含物质的溶度为:甲醛浓度(37-40%)、H2SO4浓度(0.10-0.15mol/L)。
3.根据权利要求1所述的一种利用朽1檬酸钠改性制备大麦壳吸附剂的方法，其特征在于，在步骤⑶中加热回流温度不超过80°C。
4.根据权利要求1所述的一种利用朽1檬酸钠改性制备大麦壳吸附剂的方法，其特征在于，在步骤(6)中柠檬酸钠溶度不超过0.5mol/L。
【专利摘要】本发明公开了一种利用柠檬酸钠改性制备大麦壳吸附剂的方法，该方法是先将大麦壳经过清洗、烘干、粉碎、过筛工艺，再收集粉末将其置于盛有甲醛-H2SO4溶液的圆底烧瓶中水浴加热回流，然后抽滤、水洗、干燥；将干燥的粉末用柠檬酸钠溶液对其进行改性，最后过滤、干燥，即可制备一种大麦壳吸附剂。
【IPC分类】B01J20-30, B01J20-24
【公开号】CN104525140
【申请号】CN201410762464
【发明人】严致迪
【申请人】严致迪
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月14日