一种钙基改性环氧纤维素吸附材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种钙基改性环氧纤维素吸附材料的制备方法，属于吸附材料领域。
【背景技术】
[0002]如今，随着金属离子的用量增加，以各种化学态进入环境的有毒金属会存留、积累和迀移，一旦进入人体，将会对人类的健康安全产生持久地威胁。伴随石油资源的过度使用，出现了资源祜竭。以纤维素为原料来制备重金属吸附聚合材料已经引起了研究者的广泛关注。纤维素是一种重要的、生长比较稳定的天然高分子聚合物，因此，对纤维素进行功能化改性，制备高附加值的纤维素吸附材料成为了国内外的研究热点。
[0003]未经处理的粗蛋壳虽然有一定的应用价值，但由于这种蛋壳的成分复杂、比表面积低以及颗粒尺寸不均匀等原因使其实际应用效果并不理想。为此，人们对如何处理蛋壳可以增加其实际应用价值这一问题开展了研究。Yuan Gao等人通过对蛋壳进行简单的热处理就可以获得理想的用于合成碳酸二甲酯的催化剂。而将蛋壳进行粉碎处理的产物还可以被用做合成催化剂。在水处理领域，ffen-Tien Tsai等人对比了粗蛋壳和研磨后蛋壳对染料的吸附能力，其结果显示蛋壳的研磨处理可以有效地增加对水体中染料的去除效果。而经过焙烧处理的蛋壳可增加对水体中镉、铬和铅的重金属离子的去除效果。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前纤维素作为重金属吸附剂的吸附能力并不是很强，由于纤维素在分子链与分子链间和分子链内部形成了氢键，这种连接方式影响了其活性，从而影响吸附能力的问题，提供了一种钙基改性环氧纤维素吸附材料的制备方法，本发明通过用扇贝壳和鸡蛋壳分别进行预处理，之后粉碎，将粉碎的粉末混合放入马弗炉中煅烧得到活性高的氧化妈，并将其和纤维素混合，并添加环氧氯丙烷活性剂，得到氧化钙改性环氧纤维素吸附材料，本发明通过制备氧化钙和添加活性剂使纤维素具有很高的活性，使制得的吸附剂对水中多种重金属都有优异的吸附效果，而且将废物资源综合利用，生产成本低，绿色环保。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)挑选200?300g的扇贝壳，用清水清洗2?3次，去除贝壳表面的杂质，再将其放入质量分数15%的盐酸中浸泡，浸泡2?4h后取出，除掉表面有机污染物，再在放入去离子水中浸泡、漂洗2?3次后取出，将洗净的贝壳用真空干燥箱中，在-0.09?-0.08MPa下干燥5?6h，将干燥后的贝壳放入粉碎机中粉碎，过筛取120?160目贝壳粉末；
(2)取150?200g的鸡蛋壳，将鸡蛋壳内的膜去除，将鸡蛋壳置于1.5?2L的自来水中浸泡，并向水中加入4?5g氯化钠和3?5mL质量分数15%的醋酸，浸泡6?8h，浸泡后取出放入60?70°C的烘箱中干燥完全，干燥后将鸡蛋壳放入粉碎机中粉碎成120?160目粉末，将粉末加入到混合搅拌器中，并向其中加入上述得到的贝壳粉末，搅拌40?50min，使其完全均匀混合；
(3)取100?120g上述混合后的粉末，加入到马弗炉中，设置温度在600?700°C 下进行煅烧30?50min，之后冷却至室温取出，再将其放入在500mL的锥形瓶中，向瓶中加入250?350mL的蒸馏水，放入超声分散仪中在20?25KHz下进行超声分散25?35min，分散后向锥形瓶中滴加15?20mL质量分数35%的氯化铁溶液，再放入超声分散仪中，在20?25KHz频率下进行超声反应1?2h，反应结束后过滤，得滤渣，并放入60?70 °C的烘箱中干燥50?60min ；
(4)称取15?20g纤维素于250mL的烧杯中，向杯中加入100?150mL质量分
数15%的氢氧化钠溶液，用搅拌棒混合搅拌均匀后静置浸泡15?20min，之后在250?350W的微波功率下进行微波处理，处理8?12min后过滤，得滤渣；
(5)将上述滤渣放入500mL的三口烧瓶中，并向瓶中加入180?200mL质量分数25%碳酸氢钠溶液，放入水浴中在搅拌的条件下升温至80?85°C，之后称取35?45g步骤(3)干燥后的固体缓慢加入烧杯中，继续进行搅拌，搅拌25?35min后升温至95?105°C，再向三口烧瓶中滴加15?20mL环氧氯丙烷，在保持此温度下搅拌反应35?45min，反应结束后冷却至室温，用质量分数5%的盐酸溶液调节混合液的pH值为7，过滤得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤3?4次后放入50?60°C的烘箱中干燥1?2h，即可。
[0006]本发明的应用方法:将本发明制得吸附材料应用到重金属废水处理中，取2?4L的废水，先测定其重金属含量分别为Cr6+为90?120mg/L、Cu 2+为110?130mg/L、Μη 2+为140?160mg/L，Zn2+为60?70mg/L，向废水以2?4g/L添加在废水中，搅拌5?lOmin后，再测得水中重金属含量为Cr6+为9?llmg/L、Cu2+为15?18mg/L、Mn2+为7?10mg/L，Zn2+为 5 ?7mg/L。
[0007]本发明的有益效果是:
(1)本发明通过制备氧化钙和添加活性剂使纤维素具有很高的活性，使制得的吸附剂对水中多种重金属都有优异的吸附效果；
(2)本发明制备工艺简单，而且将废物资源综合利用，生产成本低，绿色环保。
【具体实施方式】
[0008]首先挑选200?300g的扇贝壳，用清水清洗2?3次，去除贝壳表面的杂质，再将其放入质量分数15%的盐酸中浸泡，浸泡2?4h后取出，除掉表面有机污染物，再在放入去离子水中浸泡、漂洗2?3次后取出，将洗净的贝壳用真空干燥箱中，在-0.09?-0.08MPa下干燥5?6h，将干燥后的贝壳放入粉碎机中粉碎，过筛取120?160目贝壳粉末；取150?200g的鸡蛋壳，将鸡蛋壳内的膜去除，将鸡蛋壳置于1.5?2L的自来水中浸泡，并向水中加入4?5g氯化钠和3?5mL质量分数15%的醋酸，浸泡6?8h，浸泡后取出放入60?70°C的烘箱中干燥完全，干燥后将鸡蛋壳放入粉碎机中粉碎成120?160目粉末，将粉末加入到混合搅拌器中，并向其中加入上述得到的贝壳粉末，搅拌40?50min，使其完全均匀混合；取100?120g混合后的粉末，加入到马弗炉中，设置温度在600?700°C下进行煅烧30?50min，之后冷却至室温取出，再将其放入在500mL的锥形瓶中，向瓶中加入250?350mL的蒸馈水，放入超声分散仪中在20?25KHz下进行超声分散25?35min，分散后向锥形瓶中滴加15?20mL质量分数35%的氯化铁溶液，再放入超声分散仪中，在20?25KHz频率下进行超声反应1?2h，反应结束后过滤，得滤渣，并放入60?70°C的烘箱中干燥50?60min ;称取15?20g纤维素于250mL的烧杯中，向杯中加入100?150mL质量分数15%的氢氧化钠溶液，用搅拌棒混合搅拌均匀后静置浸泡15?20min，之后在250?350W的微波功率下进行微波处理，处理8?12min后过滤，得滤渣；将固体滤渣放入500mL的三口烧瓶中，并向瓶中加入180?200mL质量分数25%碳酸氢钠溶液，放入水浴中在搅拌的条件下升温至80?85°C，之后称取35?45g干燥后的滤渣缓慢加入烧杯中，继续进行搅拌，搅拌25?35min后升温至95?105°C，再向三口烧瓶中滴加15?20mL环氧氯丙烷，在保持此温度下搅拌反应35?45min，反应结束后冷却至室温，用质量分数5%的盐酸溶液调节混合液的pH值为7，过滤得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤3?4次后放入50?60°C的烘箱中干燥1?2h，即可。
[0009]实例1
首先挑选200g的扇贝壳，用清水清洗2次，去除贝壳表面的杂质，再将其放入质量分数15%的盐酸中浸泡，浸泡2h后取出，除掉表面有机污染物，再在放入去离子水中浸泡、漂洗2次后取出，将洗净的贝壳用真空干燥箱中，在-0.09MPa下干燥5h，将干燥后的贝壳放入粉碎机中粉碎，过筛取120目贝壳粉末；取150g的鸡蛋壳，将鸡蛋壳内的膜去除，将鸡蛋壳置于1.5L的自来水中浸泡，并向水中加入4g氯化钠和3mL质量分数15%的醋酸，浸泡6h，浸泡后取出放入60°C的烘箱中干燥完全，干燥后将鸡蛋壳放入粉碎机中粉碎成120目粉末，将粉末加入到混合搅拌器中，并向其中加入上述得到的贝壳粉末，搅拌40min，使其完全均匀混合；取100g上述混合后的粉末，加入到马弗炉中，设置温度在600°C下进行煅烧30min，之后冷却至室温取出，再将其放入在500mL的锥形瓶中，向瓶中加入250mL的蒸馏水，放入超声分散仪中在20KHz下进行超声分散25min，分散后向锥形瓶中滴加15mL质量分数35%的氯化铁溶液，再放入超声分散仪中，在20KHz频率下进行超声反应lh，反应结束后过滤，得滤渣，并放入60°C的烘箱中干燥50min ;称取15g纤维素于250mL的烧杯中，向杯中加入100mL质量分数15%的氢氧化钠溶液，用搅拌棒混合搅拌均匀后静置浸泡15min，之后在250W的微波功率下进行微波处理，处理8min后过滤，得滤渣；将固体放入500mL的三口烧瓶中，并向瓶中加入1