一种硫代氨基甲酸盐类改性柚子皮吸附剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用农林废弃物制备重金属离子吸附剂的方法，特别涉及一种硫代氨基甲酸盐类改性柚子皮吸附剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]柚子是我国的主要水果之一，在南方许多地区大量种植，柚子皮占柚子总质量的50%左右，是一种常见的农林废弃物。实际上，柚子皮具有丰富的微孔结构和毛细管结构，较大的比表面积，在生物质表层结构中还含有大量的羟基、羧基等活性基团，与重金属离子的反应活性较高，可作为良好的重金属离子吸附剂应用于工业废水的处理方面，且吸附剂不溶于水，便于分离回收和循环再利用，实现环境的可持续发展。如周晖等用柚子皮吸附污水中的Cu2+和Zn2+[周晖，韩香云.柚子皮吸附废水中重金属的研宄.污染防治技术.2013，26 (2): 11-15];刘敬勇等用ZnClf^性柚子皮吸附水中Pb 2+，[刘敬勇，黄桂虹等.改性柚子皮吸附剂对模拟废水中Pb( II )的吸附性能[J].生态与农村环境学报.2012，28 (2):187-191] ；Mehmet E A等用柚子皮吸附水中的活性艳蓝-114 染料[Mehmet E A, Dunyamin Guclu, Mustafa Karatas.Adsorpt1n ofReactive Bluell4 dye by using a new adsorbent: Pomelo peels [J].Journal ofIndustrial and Engineering Chemistry.2014,20:1079-1084] ；Pawadee M.等用柚子皮吸附水中亚甲基蓝染料[Pawadee Μ., Jaruwan K., Chaiwut G.Pomelo (Citrusmaxima) pectin: Effects of extract1n parameters and its properties [J].FoodHydrocolloids.2014，35:383-391]，都证明了柚子皮良好的吸附性能。但柚皮中存在的大量羟基和羧基易形成分子内和分子间氢键，影响其反应活性。硫代氨基甲酸结构中含有氮、硫等杂原子，具有很强的配位能力，可与重金属离子形成螯合物，因而通过化学改性将硫代氨基甲酸引入柚皮结构上，可以增强柚皮对重金属离子的吸附性能。
[0003]以柚子皮作为原料制备吸附剂，不仅解决了污水中重金属离子的处理问题，而且解决了固体农业废弃物的处理，实现“以废治废”，使废弃的生物质能变废为宝，具有净化环境的双重效果。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种硫代氨基甲酸盐类改性柚子皮吸附剂及其制备方法，可应用于废水废渣中重金属离子的处理。本发明制备工艺简单，可操作性强，吸附性能好，实现“以废治废”，利于环境的可持续发展。
[0005]本发明的具体技术方案如下:
一种硫代氨基甲酸盐类改性柚子皮吸附剂制备步骤如下:
①柚子皮的预处理:新鲜健康的柚子皮自然晾干，用去离子水洗涤浸泡，在鼓风干燥箱中烘干至恒重。研磨筛分，置于干燥器中待用；
②四硫代氨基甲酸的合成:量取一定量的CS2和胺类化合物，胺类化合物置于锥形瓶中，30~40°C水浴加热，将二硫化碳溶于有机溶剂中，搅拌下缓慢加入二硫化碳-有机溶剂的混合溶液，反应一段时间，抽滤，用无水乙醇洗涤2次，制得四硫代联氨基甲酸；
③四硫代氨基甲酸改性柚子皮:取一定量步骤①制得的柚子皮粉末，溶于有机溶剂中，同时加入步骤②制得的四硫代氨基甲酸，在60~100°C温度下搅拌6~12h。反应后抽滤，滤渣用无水乙醇和去离子水多次洗涤，在60~80°C下烘干，冷却，即制得改性柚子皮吸附剂。
[0006]步骤②所述的胺类化合物包含乙酰苯胺、三乙醇胺、取代苯胺等一种或多种。
[0007]步骤②所述的CS2和胺类化合物的摩尔比优选为1: 1~1.5。
[0008]步骤②所述的有机溶剂优选为体积比为1:4~6的环己醇和丙酮的混合物。
[0009]步骤③所述的有机溶剂包含甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇等一种或多种。
[0010]步骤③所述的柚子皮粉末与有机溶剂的质量体积比优选为1:10~100。
[0011]步骤③所述的柚子皮粉末与硫代氨基甲酸的体积比优选为1:1~5。
[0012]本发明的有益效果如下。
[0013](I)本发明以农林废弃物为原料制备重金属离子的吸附剂，降低生产成本，“以废治废”，实现了环境的可持续发展。
[0014](2)本发明采用的柚子皮原料的表层结构含有大量的-0H、-COOH等活性基团，易于改性，与重金属离子反应活性较高。硫代氨基甲酸盐含有N、0等杂原子，具有很强的配位能力，与重金属离子可形成螯合物。
[0015](3)本发明硫代氨基甲酸盐类改性柚子皮吸附剂制备工艺简单，可操作性强，吸附容量高，对重金属离子的选择性好。
[0016](4)本发明制备的硫代氨基甲酸盐类改性柚子皮吸附剂性能稳定，不溶于水，便于分离回收，且可循环利用，无二次污染。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实例对本发明的内容进行详细描述，但应当理解本发明的内容不受下列实施例具体描述的限制。
[0018]实例一
取新鲜健康的柚子皮自然晾干，用去离子水洗涤浸泡，在鼓风干燥箱中烘干至恒重。研磨筛分，置于干燥器中待用。量取体积比为1:1的CS2和乙酰苯胺，乙酰苯胺置于锥形瓶中，30°C下水浴加热，另取1ml的环己醇和40ml的丙酮配成有机溶剂，将二硫化碳溶于其中。搅拌下缓慢加入二硫化碳-有机溶剂的混合溶液，反应一段时间，抽滤，用无水乙醇洗涤2次，烘干，即制得四硫代氨基甲酸。
[0019]取质量体积比为1:1的柚子皮粉末和四硫代氨基甲酸，溶于异丙醇中，在60°C下搅拌12h。反应后抽滤，滤渣用无水乙醇和去离子水多次洗涤，60°C下烘干，冷却，即制得改性柚子皮吸附剂。
[0020]实例二
取新鲜健康的柚子皮自然晾干，用去离子水洗涤浸泡，在鼓风干燥箱中烘干至恒重。研磨筛分，置于干燥器中待用。量取体积比为1:1.5的CS2和三乙醇胺，三乙醇胺置于锥形瓶中，40°C下水浴加热，另取1ml的环己醇和50ml的丙酮配成有机溶剂，将二硫化碳溶于其中。搅拌下缓慢加入二硫化碳-有机溶剂的混合溶液，反应一段时间，抽滤，用无水乙醇洗涤2次，烘干，S卩制得四硫代氨基甲酸。
[0021]取质量体积比为1:2的柚子皮粉末和四硫代氨基甲酸，溶于乙二醇中，在80°C下搅拌10h。反应后抽滤，滤渣用无水乙醇和去离子水多次洗涤，60°C下烘干，冷却，即制得改性柚子皮吸附剂。
[0022]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明并不受上述实施例的限制，其他任何不违背本发明的实质与原理下所做的修饰、改变、替代、组合、简化，均为本发明有效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种吸附重金属离子的改性柚子皮吸附剂及其制备方法，其特征在于制备步骤如下: ①柚子皮的预处理:新鲜健康的柚子皮自然晾干，用去离子水洗涤浸泡，在鼓风干燥箱中烘干至恒重，研磨筛分，置于干燥器中待用； ②四硫代氨基甲酸的合成:量取一定量的CS2和胺类化合物，胺类化合物置于锥形瓶中，30~40°C水浴加热，将二硫化碳溶于有机溶剂中，搅拌下缓慢加入二硫化碳-有机溶剂的混合溶液，反应一段时间，抽滤，用无水乙醇洗涤2次，制得四硫代氨基甲酸； ③四硫代氨基甲酸改性柚子皮:取一定量步骤①制得的柚子皮粉末，溶于有机溶剂中，同时加入步骤②制得的四硫代氨基甲酸，在60~100°C温度下搅拌6~12h ;反应后抽滤，滤渣用醇溶剂和去离子水多次洗涤，在60~80°C下烘干，冷却，即制得改性柚子皮吸附剂。2.根据权利要求1中所述一种吸附重金属离子的改性柚子皮吸附剂及其制备方法，其特征在于，步骤②所述的胺类化合物包含水合肼、三乙醇胺、取代苯胺等一种或多种。3.根据权利要求1中所述一种吸附重金属离子的改性柚子皮吸附剂及其制备方法，其特征在于，步骤②所述的CS2和胺类化合物的摩尔比为1:1~1.5。4.根据权利要求1中所述一种吸附重金属离子的改性柚子皮吸附剂及其制备方法，其特征在于，步骤②所述的有机溶剂为环己醇和丙酮的混合物(V:V=1:4~6)。5.根据权利要求1中所述一种吸附重金属离子的改性柚子皮吸附剂及其制备方法，其特征在于，步骤③所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇等一种或多种。6.根据权利要求1中所述一种吸附重金属离子的改性柚子皮吸附剂及其制备方法，其特征在于，步骤③所述的柚子皮粉末与有机溶剂的质量体积比为1:10~100。7.根据权利要求1中所述一种吸附重金属离子的改性柚子皮吸附剂及其制备方法，其特征在于，步骤③所述的柚子皮粉末与硫代氨基甲酸的体积比优选为1:1~5。
【专利摘要】本发明公开一种硫代氨基甲酸盐类改性柚子皮吸附剂及其制备方法，属于化工领域，其组分包含柚子皮粉末、胺类化合物、二硫化碳和有机溶剂。其中胺类化合物可以是乙酰苯胺、三乙醇胺、异丙醇、苯胺等一种或多种，有机溶剂是醇溶剂。该吸附剂可用于去除废水废渣中的重金属离子，包括Cu2+，Pb2+，Cr3+，Cd2+，Cr6+等。本发明不仅成本低廉来源广泛，吸附剂易制备，可操作性强，而且对金属离子的吸附容量高，吸附速率快，还能达到“以废治废”的目的，具有净化环境的双重效果。
【IPC分类】B01J20/24, B01J20/30
【公开号】CN104923168
【申请号】CN201510129596
【发明人】刘仁植, 毛丽惠, 马艳梅, 李晓严, 吴艳玲, 高永平
【申请人】信阳师范学院华锐学院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年3月24日