本发明涉及一种生物磁性吸附剂的制备方法，特别涉及一种三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂的制备方法及对砷吸附的应用技术，属于再生资源化利用及环境与化学技术领域。
背景技术：
近年来，砷污染已成为一个严重的环境问题，影响着世界很多国家，例如中国、加拿大、美国、孟加拉国、印度、墨西哥等。砷污染主要起源于自然活动（例如氧化性天气和地球化学反应）及人类活动。砷主要以三价和五价的无机盐AsO2-和AsO43-形式存在。砷具有很高的毒性，被称为“第一类致癌物”。砷的摄取会导致皮肤癌、肺癌、肝癌、肾癌、膀胱癌等，还会引起高血压及心血管疾病。因此，世界卫生组织（WHO）规定饮用水中的砷含量不得高于0.01mg/L。很多方法可以除砷，例如化学沉积法、离子交换法、吸附法、膜工程法、电化学法、絮凝法及石灰法，其中，吸附法因为吸附剂的多样性，可实现高效、低成本而被广泛应用。可用作吸附剂的材料有活性炭、壳聚糖、活性铝、粉煤灰、骨碳等。理想的除砷吸附剂应该是既高效，又廉价，并且可以同时除三价砷和五价砷，不需要提前氧化三价砷。纤维素是世界上最丰富的可再生资源，不仅廉价，还富含羟基，可以通过多种化学反应（例如酯化、醚化、接枝）来改性，若能在纤维素纤维表面修饰胺基，胺基在水中可以质子化为胺根正离子，这样通过静电相互作用就可以吸附水中有害阴离子AsO2-和AsO43-。
在水处理过程中，吸附剂利用其丰富的结构、比表面积加之通过表面各种活性基团与吸附质的相互作用，从液相中萃取出污染物，从而达到水质净化的作用。其中，吸附法与其他工艺相比优势在于能够处理生物法难以处理的金属离子、难降解有机物及一些阴离子污染物。但与此同时，吸附法也存在许多不足之处，其中吸附剂的固液分离困难一直是阻碍吸附技术进步的一大问题，因而近年来许多学者致力于研究磁性吸附剂并应用于水体中污染物质的去除。研究可知，在外加磁场的帮助下，磁性吸附剂能够快速实现固液分离，并同时拥有高速的传质速率和良好的接触效率，因而可在很大程度上可以解决传统吸附法所面临的问题。
椰子皮，是椰子树的果实外壳的皮，是由外层为纤维的壳组成的，提供椰子皮纤维和内含可食厚肉质的大坚果，产于热带地区。椰子皮的含有丰富的纤维，纤维很长、强度大，是十分宝贵的生态资源之一，是一种可再生资源，是十分珍贵的长纤维原料，通常椰子皮都作为废弃物丢掉。这种天然高分子材料应用制作吸附具有天然、绿色、可生物降解、机械强度大、抗腐蚀能力强等特点，国外对椰子皮化学改性和吸附性能的研究未见报道。
本申请将天然高分子的椰子皮纤维磁化后，采用三聚氰胺改性磁性椰子皮作为吸附剂吸附分离砷，使其即具有磁性吸附剂的特性，又具有天然高分子特性，同时还具有特殊活性基团的选择性。
技术实现要素：
本发明的目的之一是提供一种三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂的制备方法，获取的一种三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂对水体系中砷的进行吸附分离。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：
（1）椰子皮预处理：将椰子皮按固液比为1g∶15~20mL浸泡在2mol/L的氢氧化钠溶液中，室温浸泡4~6 h，再煮沸30min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，干燥，得到预处理椰子皮；
（2）氧化椰子皮制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，浓硫酸：18~25%，去离子水：58~65%，搅拌均匀，冷至室温，质量百分浓度为30%双氧水：4~8%，混匀，再加入预处理椰子皮：8~15%，各组分之和为百分之百，室温浸泡6 h，再煮沸10min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，干燥，得到氧化椰子皮；
（3）磁性椰子皮制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，乙醇：55~62%，纳米Fe3O4磁性微粒：4~10%，硬脂酸铵：0.5~2.0%，γ―氨丙基三乙氧基硅烷：18~24%，超声分散成悬浊液，加入氧化椰子皮：10~15%，各组分之和为百分之百，温度升至65±2℃恒温、搅拌、回流反应4~6h，反应结束后，冷至室温，固液分离，洗涤，干燥，得到磁性椰子皮；
（4）三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂的制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，去离子水：70~78%，三聚氰胺：5~10%，加热溶解，磁性椰子皮：10~18%，质量百分浓度为25%戊二醛：2~6%，各组分之和为百分之百，于65±2℃恒温、搅拌、回流反应4~6h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂。
在步骤（1）所述的椰子皮为椰子果实外面的丝状的皮，并用水洗净，干燥，粉碎，过筛，粒径在100~120目之间。
本发明的另一目的是提供三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂对水体系中对砷的吸附，特点为：将制备好的三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂用去离子水浸泡2~3h，按静态法吸附。
将制备好的三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂用去离子水浸泡2~3h，按动态法吸附。
本发明与现有技术比较，具有如下优点及有益效果：
（1）本发明获得的三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂具有良好的物理化学稳定性和优异的机械强度，吸附容量大，最大吸附容量达112.12 mg/g，耐磨可反复使用次数可达8次以上，吸附的速度快，吸附选择好，解吸性能好，能够在较宽的酸碱范围内使用。
（2）本发明获得的三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂既具有固相载体材料的优点，也解决了活性基团应用到水环境中的流失问题，外加磁场即可将吸附完成后的吸附剂从水中分离，容易分离回收等优点。
（3）稳定性好，是天然绿色产品，再生材料，废弃物可生物降解，其来源广泛，价格低廉，对环境水的污染修复等方面有现实意义，减轻环保压力。
（4）合成的过程要求的条件容易控制，能耗低，操作简单，属于清洁生产工艺，易于工业化生产。
具体实施方式
实施例1
（1）椰子皮预处理：将100g椰子皮浸泡在1800mL的2mol/L的氢氧化钠溶液中，室温浸泡5 h，煮沸30min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离干燥，得到预处理椰子皮；
（2）氧化椰子皮制备：在反应器中，分别加入，浓硫酸：55mL，去离子水：300mL，搅拌均匀，冷至室温，质量百分浓度为30%双氧水：22mL，混匀，再加入预处理椰子皮：75g，室温浸泡6 h，再煮沸10min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，干燥，得到氧化椰子皮；
（3）磁性椰子皮制备：在反应器中，分别加入，乙醇：150mL，纳米Fe3O4磁性微粒：12g，硬脂酸铵：2g，γ―氨丙基三乙氧基硅烷：42mL，超声分散成悬浊液，加入氧化椰子皮：26g，温度升至65±2℃恒温、搅拌、回流反应5h，反应结束后，冷至室温，固液分离，洗涤，干燥，得到磁性椰子皮；
（4）三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂的制备：在反应器中，分别加入，去离子水：150mL，三聚氰胺：16g，加热溶解，磁性椰子皮：28g，质量百分浓度为25%戊二醛：8mL，于65±2℃恒温、搅拌、回流反应5h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂。
实施例2
（1）椰子皮预处理：将100g椰子皮浸泡在1500mL的2mol/L的氢氧化钠溶液中，室温浸泡4 h，煮沸30min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离干燥，得到预处理椰子皮；
（2）氧化椰子皮制备：在反应器中，分别加入，浓硫酸：68mL，去离子水：290mL，搅拌均匀，冷至室温，质量百分浓度为30%双氧水：35mL，混匀，再加入预处理椰子皮：45g，室温浸泡6 h，再煮沸10min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，干燥，得到氧化椰子皮；
（3）磁性椰子皮制备：在反应器中，分别加入，乙醇：140mL，纳米Fe3O4磁性微粒：20g，硬脂酸铵：1g，γ―氨丙基三乙氧基硅烷：50mL，超声分散成悬浊液，加入氧化椰子皮：20g，温度升至65±2℃恒温、搅拌、回流反应4h，反应结束后，冷至室温，固液分离，洗涤，干燥，得到磁性椰子皮；
（4）三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂的制备：在反应器中，分别加入，去离子水：156mL，三聚氰胺：10g，加热溶解，磁性椰子皮：22g，质量百分浓度为25%戊二醛：13mL，于65±2℃恒温、搅拌、回流反应4h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂。
实施例3
（1）椰子皮预处理：将100g椰子皮浸泡在2000mL的2mol/L的氢氧化钠溶液中，室温浸泡6h，煮沸30min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离干燥，得到预处理椰子皮；
（2）氧化椰子皮制备：在反应器中，分别加入，浓硫酸：50mL，去离子水：320mL，搅拌均匀，冷至室温，质量百分浓度为30%双氧水：18mL，混匀，再加入预处理椰子皮：65g，室温浸泡6 h，再煮沸10min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，干燥，得到氧化椰子皮；
（3）磁性椰子皮制备：在反应器中，分别加入，乙醇：157mL，纳米Fe3O4磁性微粒：8g，硬脂酸铵：3g，γ―氨丙基三乙氧基硅烷：38mL，超声分散成悬浊液，加入氧化椰子皮：30g，温度升至65±2℃恒温、搅拌、回流反应6h，反应结束后，冷至室温，固液分离，洗涤，干燥，得到磁性椰子皮；
（4）三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂的制备：在反应器中，分别加入，去离子水：140mL，三聚氰胺：20g，加热溶解，磁性椰子皮：36g，质量百分浓度为25%戊二醛：5mL，于65±2℃恒温、搅拌、回流反应6h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂。
实施例4
（1）椰子皮预处理：将100g椰子皮浸泡在1600mL的2mol/L的氢氧化钠溶液中，室温浸泡5 h，煮沸30min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离干燥，得到预处理椰子皮；
（2）氧化椰子皮制备：在反应器中，分别加入，浓硫酸：65mL，去离子水：310mL，搅拌均匀，冷至室温，质量百分浓度为30%双氧水：26mL，混匀，再加入预处理椰子皮：40g，室温浸泡6 h，再煮沸10min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，干燥，得到氧化椰子皮；
（3）磁性椰子皮制备：在反应器中，分别加入，乙醇：148mL，纳米Fe3O4磁性微粒：16g，硬脂酸铵：4g，γ―氨丙基三乙氧基硅烷：46mL，超声分散成悬浊液，加入氧化椰子皮：20g，温度升至65±2℃恒温、搅拌、回流反应5.5h，反应结束后，冷至室温，固液分离，洗涤，干燥，得到磁性椰子皮；
（4）三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂的制备：在反应器中，分别加入，去离子水：75mL，三聚氰胺：6g，加热溶解，磁性椰子皮：16g，质量百分浓度为25%戊二醛：3.5mL，于65±2℃恒温、搅拌、回流反应5.5h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂。
实施例5
称取0.10g三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂置于250mL具塞锥形瓶中浸泡2~3h，过滤洗涤后，加入100mL浓度为400mg/L砷标准溶液中，以稀酸或碱调节体系的pH值为2.0~11.0范围内，在室温下震荡吸附3~4h，取上清液，用电化学方法测定砷的浓度，根据吸附前后水中砷的浓度差，计算出三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂的吸附容量，本发明所制得的三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂对砷的吸附pH值在6.0~8.0范围内吸附剂对砷的吸附容量最大而且稳定，在室温下震荡吸附3h，砷基本吸附完全，砷的吸附容量可达112.12 mg/g。
实施例6
称取1.0g三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂置于250mL具塞锥形瓶中浸泡2~3h，过滤洗涤后，加入100mL浓度为200mg/L砷标准溶液中，以稀酸或碱调节体系的pH值为7.0，在室温下震荡吸附3h，取上清液，用电化学方法测定砷的浓度，根据吸附前后水中砷的浓度差，计算出三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂对砷的去除率，本发明所制得的三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附剂对砷的去除率都在95.06%以上，最高可达98.6%。