一种废纸纤维基固体吸附材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用废纸纤维制备固体吸附材料用于废水净化的方法。
【背景技术】
[0002] 纸制品的回收利用对减少环境污染、节约资源能源有巨大的经济效益和环境效 益，是实现可持续发展的一个重要方面。我国的废纸回收率较低，并且已回收的废纸也被大 量技术落后的小企业加工成纸板、卫生纸等低档次产品，并未发挥废纸的资源价值，同时还 带来严重的二次污染。纸张的原料主要为木材、草、芦苇、竹等植物纤维，造纸过程中植物的 木质素被大部分去除，只留下半纤维素和纤维素。回收的废纸经过脱墨脱胶和脱除半纤维 素处理可以得到纳米纤维的天然高分子材料。
[0003] 大量的工业废水中含有有机污染物和阴离子污染物，现有的方法主要为沉淀法、 化学氧化法、高级氧化法、电化学法和膜分离法，这些方法成本高，去除率低。为了以废治废 和废弃物资源化，也相继开发了以废纸作为基础制备一种吸附材料，用于吸附废水中的有 机污染物，但是现有的方法大部分只能去除某些污染物，而废水中污染物的种类繁多，所以 在本领域需要不断开发以废治废和废弃物资源化来制备多种吸附剂，以应对不同的污染 物。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种利用废纸纤维制备净化废水中阴离子污染物的吸附材 料，以提高现有办公室废纸的回收利用率，和提高废水中阴离子污染物的吸附效率。
[0005] 本发明采用的技术方案是：一种废纸纤维基固体吸附材料，制备方法包括如下步 骤：
[0006] 1)废纸纤维的制备:将废纸剪成碎肩，浸泡于蒸馏水中，加入NaC102和醋酸，搅拌， 封口后，于75-95°C下磁力搅拌，过滤，蒸馏水洗涤后，置于Κ0Η溶液中于85-95°C处理2-3h， 过滤，再置于NaOH溶液中于85-95°C处理2-3h，然后用蒸馏水洗涤到中性，加入盐酸溶液浸 泡后再用蒸馏水洗涤、过滤，烘干，即得废纸纤维。
[0007] 优选的，将废纸剪成碎肩，浸泡于蒸馏水中，加入NaC102和醋酸，搅拌，封口后，于 75-95°C下磁力搅拌2-3h，过滤，蒸馏水洗涤后，再加入NaC10 2和醋酸，搅拌，封口后75-95°C 磁力加热搅拌2-3h，共进行两次。
[0008] 2)废纸纤维的氧化:将烘干的废纸纤维溶于NaOH溶液中，加入氧化剂，于温度20-70°C下反应l_8h，得到氧化的废纸纤维。
[0009] 优选的，所述的氧化剂是环氧氯丙烷、高碘酸钠或双氧水中的一种或者两种以上 的组合。所述的氧化剂的用量为5_30ml/g废纸纤维。
[0010] 3)氧化的废纸纤维的功能化：向氧化的废纸纤维中加入胺化试剂，于温度20_70°C 下，反应l_2h，蒸馏水洗涤，过滤，烘干，将烘干后的产物加入到金属盐的水溶液或者乙醇溶 液中，于室温下搅拌反应20_24h，干燥，得到功能化废纸纤维基固体吸附材料。
[con]优选的，所述的胺化试剂是乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。所述 的胺化试剂的用量为5-10ml/g废纸纤维。
[0012] 优选的，所述的金属盐是硫酸锆、氧氯化锆、硫酸钛、四氯化钛或钛酸丁酯。所述的 金属盐的用量为〇. 005-0.015mol/g废纸纤维。
[0013] 本发明的废纸纤维基固体吸附材料可作为吸附剂在吸附废水中阴离子污染物中 应用。方法如下：于含有阴离子污染物的废水中，加入上述的废纸纤维基固体吸附材料，于 20°C下震荡吸附24h。
[0014] 优选的，所述的阴离子污染物是活性艳蓝、活性艳红、磷酸根离子和氟离子。
[0015] 本发明的有益效果是:本发明，原材料廉价易得，将低成本的废纸粉碎处理后得到 可以吸附阴离子污染物的环境友好材料，实现废弃物的高值利用，达到以废治废和保护环 境的目的。并且制备的废纸纤维吸附剂对阴离子污染物去除效率高、操作简单。
[0016] 具体的实施方式
[0017] 本发明的技术方案在对废纸纤维进行氧化时可以使用一种氧化剂单一氧化或者 两种氧化剂复合氧化。
[0018] 实施例1 一种废纸纤维基固体吸附材料 [0019]( -）制备方法
[0020] 1)废纸纤维的制备：将办公废纸3g剪成碎肩，浸泡于200m 1蒸馏水中，加入 2gNaC102和1 · 5ml醋酸，搅拌，封口后，于75°C磁力搅拌2h后，再加入2gNaC102和1 · 5ml醋酸， 搅拌，封口后，于75°C磁力搅拌2h，过滤弃滤液，产物用蒸馏水洗涤后，先置于5 %Κ0Η溶液中 90°C处理2h，过滤，再置于5 % NaOH溶液中85°C处理2-3h，至碎纸肩完全分解成絮状物质，用 蒸馏水洗涤到中性，加入1 %盐酸溶液浸泡0.5h，过滤，产物用蒸馏水洗涤到中性，于50°C下 烘干，得到废纸纤维。
[0021 ] 2)废纸纤维的氧化:取lg废纸纤维，加入40ml O.lmol/L NaOH溶液，搅拌lh后，加 入环氧氯丙烷溶液l〇ml，70°C搅拌lh，得到氧化的废纸纤维。
[0022] 3)氧化的废纸纤维的功能化:于步骤2)得到的氧化的废纸纤维中，加入5ml四乙烯 五胺溶液继续搅拌lh，产物用蒸馏水洗涤至中性，过滤后50°C低温烘干。将烘干的产物加入 到50ml 0. lmol/L氧氯化锆水溶液中，室温下，搅拌20h后，蒸馏水洗涤至中性，过滤，50°C烘 干，得废纸纤维基固体吸附材料。
[0023](二)应用
[0024] 1.取0. lg废纸纤维基固体吸附材料，加入到50ml浓度为lOOmg/1的活性艳蓝溶液 中，20°C震荡24h后，离心过滤，取上清液测定吸光度，计算得到去除率为99.55%。
[0025] 2.取0. lg废纸纤维基固体吸附材料，加入到50ml浓度为100mg/L的磷酸根溶液中， 20°C震荡24h后，离心过滤，取上清液测定吸光度，计算得到去除率为98.32%。
[0026] 3.取0. lg废纸纤维基固体吸附材料，加入到50ml浓度为30mg/L的氟离子溶液中， 20°C震荡24h后，离心过滤，用氟离子电极法测定电位值，计算得到去除率为95.65%。
[0027]实施例2-种废纸纤维基固体吸附材料 [0028]( - )制备方法
[0029] 1)废纸纤维的制备：将办公废纸3 g剪成碎肩，浸泡于2 0 0m 1蒸馏水中，加入 2gNaC102和1 · 5ml醋酸，搅拌，封口后80°C磁力搅拌2h后，再加入2gNaC102和1 · 5ml醋酸封口 后80°C磁力搅拌2h，过滤弃滤液，产物用蒸馏水洗涤后，先置于5 %KOH溶液中90°C处理2h， 过滤，再置于5 %NaOH溶液中85°C处理2-3h，至碎纸肩完全分解成絮状物质，用水洗涤到中 性，加入1 %盐酸溶液浸泡lh，过滤，产物用蒸馏水洗涤到中性，于50°C下烘干，得到废纸纤 维。
[0030] 2)废纸纤维的氧化:取lg废纸纤维，加入40ml O.lmol/L NaOH溶液，搅拌lh后，加 入环氧氯丙烷溶液l〇ml，70°C搅拌lh，得到氧化的废纸纤维。
[0031 ] 3)氧化的废纸纤维的功能化:于步骤2)得到的氧化的废纸纤维中，加入5ml乙二胺 溶液，继续搅拌lh，产物用蒸馏水洗涤至中性，过滤后50°C低温烘干。将烘干的产物加入到 50ml 0. lmol/L钛酸丁酯的乙醇溶液中，室温下，搅拌20h后，蒸馏水洗涤至中性，过滤，50°C 烘干，得废纸纤维基固体吸附材料。
[0032](二)应用
[0033] 1.取0. lg废纸纤维基固体吸附材料，加入到50ml浓度为lOOmg/1的活性艳红溶液 中，20°C震荡24h后，离心过滤，取上清液测定吸光度，计算得到去除率为90.32%。
[0034] 2.取0. lg废纸纤维基固体吸附材料，加入到50ml浓度为50mg/L的磷酸根溶液中， 20°C震荡24h后，离心过滤，取上清液测定吸光度，计算得到去除率为99.82%。
[0035] 3.取0. lg废纸纤维基固体吸附材料，加入到50ml浓度为50mg/L的氟离子溶液中， 20°C震荡24h后，离心过滤，用氟离子电极法测定电位值，计算得到去除率为97.27%。
[0036] 实施例3-种废纸纤维基固体吸附材料
[0037] ( - )制备方法
[0038] 1)废纸纤维的制备：将办公废纸4 g剪成碎肩，浸泡于2 0 0m 1蒸馏水中，加入 3gNaCl〇2和3ml醋酸，搅拌，封口后，于80°C磁力搅拌2h后，再加入3gNaCl〇2和3ml醋酸，搅拌， 封口后，于80°C磁力搅拌2h，过滤弃滤液，产物用水洗涤后，先置于5 %Κ0Η溶液中90°C处理 2h，过滤，再置于5%Na0H溶液中90°C处理2-3h，至碎纸肩完全分解成絮状物质，用水洗涤到 中性，加入1 %盐酸溶液浸泡lh，过滤，产物用蒸馏水洗涤到中性，50°C下烘干，得到废纸纤 维。
[0039] 2)废纸纤维的氧化:取lg废纸纤维，加入40ml O.lmol/L NaOH溶液，搅拌lh后，加 入环氧氯丙烷溶液l〇ml，调节pH= 11，室温下搅拌5h，蒸馏水洗涤至中性，50°C烘干，再将烘 干的产物加入20ml双氧水，充分搅拌，40°C恒温水浴反应3h，产物离心分离后蒸馏水洗涤至 中性，50°C烘干，得氧化的废纸纤维。
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