汽爆法制得的黄麻多糖及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于含重金属离子污水治理领域，具体涉及一种以黄麻提取物为吸附材料去除水中六价铬离子的方法。
【背景技术】
[0002]自18世纪末发现金属元素铬以后，铬及其化合物在工业生产中得到了广泛应用，成为冶金、金属加工、电镀、制革、油漆、印染、制药、照相制版等行业必不可少的原料，由此产生大量的含铬废水。铬在自然界中主要以Cr(m)和Cr(VI)的形式存在，Cr(m)是一种人体必需的微量元素，而水溶性Cr(VI)则被列为对人体危害最大的8种化学物质之一，为国际公认的3种致癌金属物之一，同时也是美国EPA公认的129种重点污染物之一，含Cr(VI)废水必须经处理达标方可排放。
[0003]黄麻为椴树科(T i I iaceae)黄麻属(Corchorus) 一年生草本植物，长期以来黄麻主要被用作天然纤维原料，近年来研究表明，长果黄麻对Cr(VI)、Cd、Pb、N1、Cu等重金属具有很强的吸附性能，黄麻全株均可用于吸附重金属，江平公开了一种利用黄麻纤维吸附重金属铅的水处理装置(专利公开号CN203513320U)，郑彤发明了一种微波快速改性黄麻制备重金属离子交换纤维的方法(专利公开号CN104562632A)，发明人致力于Cr(VI)的阴离子基团的吸附研究，发现黄麻叶和嫩梢相对于茎杆来说对于Cr(VI)具有更强的吸附能力(《黄麻吸附重金属Cr(VI)专用种质筛选》，温岚等)，同时，发明人还就黄麻对溶液中Cr(VI)的生物吸附机理进行了研究，结果表明黄麻叶(干燥后粉碎)对Cr(VI)的最大吸附量可达185.09mg/g，吸附动力学符合拟二级动力学方程，吸附等温线符合Langmuir模型。
[0004]黄麻叶片和嫩梢之所以具有更优异的去除水体中六价铬的性能，是因为这些组织细胞富含果胶等多糖类物质，这些多糖中的-OH和-NH2等基团是典型的碱性基团，从构象上来看，都是平伏键，这种特殊结构使得它们对具有一定离子半径的金属离子在一定的PH值条件下具有螯合作用，是一种天然的金属螯合剂。
[0005]以黄麻叶片和嫩梢为吸附材料去除水体中六价铬，具有价格低廉、高效、操作简单等突出特点，但是黄麻叶片和嫩梢不易保存和运输，而且附加值低，不易推广，本发明提供一种从黄麻叶片和嫩梢中提取有效成分——黄麻多糖的方法，可实现废物利用，增加黄麻的附加值，同时为含Cr(VI)的污水处理提供了一种新的材料。
【发明内容】
[0006]本发明使用长果种黄麻的叶片和嫩梢作为原料，将其中丰富的果胶等多糖类物质利用物理和化学手段分离出来，所得物质吸附效果好，操作简单，成本低，容易实现商品化，增加黄麻这一传统纤维作物的附加值。
[0007]本发明包含以下内容:
[0008]—、以新鲜黄麻叶片和嫩梢为原料提取黄麻多糖的方法，步骤如下:
[0009](I)原料准备:长果黄麻开花前收获叶片和嫩梢，所述嫩梢为植株主茎顶端以下15cm左右的茎尖组织，将新鲜组织洗净，打浆机打碎制浆；
[0010](2)预处理:向步骤(I)制得的浆液中添加浓度5%的酸性溶液，添加量为原料质量的10-15%，常温下搅拌30-60min;
[0011](3)蒸汽爆破:爆破压力为1.5MPa，维压时间为3-12min;
[0012](4)分离过滤:纱布过滤或石英砂抽滤，收集爆破渣；
[0013](5)汽爆渣的处理:利用酸性溶液在室温条件下浸提汽爆渣，浸提时间l_2h，过滤得浸提液；
[0014](6)收集沉淀:向步骤(5)中获得的浸提液中加入1-5 %体积的饱和氯化十六烷基吡啶，收集沉淀，沉淀为粗萃的黄麻多糖；
[0015](7)纯化:将步骤(6)中的粗萃物用高压液相色谱分离、提纯得到分子量为500-20000道尔顿的黄麻多糖。
[0016]优选的，本发明使用的长果黄麻的品种为“中黄麻四号”。
[0017]优选的，步骤(2)中添加的酸性溶液为有机酸，进一步优选为醋酸。
[0018]优选的，步骤(3)中维压时间为5-10min。
[0019]优选的，步骤(4)分离过滤的方法优选为石英砂抽滤。
[0020]优选的，步骤(5)中使用的酸性溶液为有机酸，进一步优选为浓度为15-30%的醋酸。
[0021 ]采用高效液相色谱鉴定所制得的黄麻多糖纯度为85?90%。
[0022]二、以干燥的黄麻叶片和嫩梢为原料提取黄麻多糖的方法，步骤如下:
[0023](I)干燥:长果黄麻开花前收获叶片和嫩梢，所述嫩梢为植株主茎顶端以下15cm左右的茎尖组织，将叶片和嫩梢晾晒后，在35_50°C烘箱内烘干至恒重；
[0024](2)粉碎:用超微粉碎机粉碎，过100目网筛，得到粒径为0.15mm的黄麻叶片和嫩稍组织粉末(以下步骤中简称黄麻粉末)。
[0025](3)预处理:向步骤(2)制得的粉末中添加浓度5 %的酸性溶液，添加量为原料的100-150%，常温下搅拌30-60min;
[0026](4)蒸汽爆破:爆破压力为I.5MPa，维压时间为8min ；
[0027](5)分离过滤:纱布过滤或石英砂抽滤，收集爆破渣；
[0028](6)汽爆渣的处理:利用酸性溶液在室温条件下浸提汽爆渣，浸提时间l_2h，过滤得浸提液；
[0029](7)收集沉淀:向步骤(6)中获得的浸提液中加入1-5 %体积的饱和氯化十六烷基吡啶，收集沉淀，沉淀为粗萃的黄麻多糖；
[0030](8)纯化:将步骤(7)中的粗萃物用高压液相色谱分离、提纯得到分子量为500-20000道尔顿的黄麻多糖。
[0031]优选的，步骤(3)中添加的酸性溶液为有机酸，进一步优选为醋酸，添加量与原料的质量相等。
[0032]优选的，步骤(4)中维压时间为8min。
[0033]优选的，步骤(6)分离过滤的方法优选为石英砂抽滤。
[0034]优选的，步骤(7)中使用的酸性溶液为有机酸，进一步优选为浓度为15-30%的醋酸。
[0035]本发明采用高效液相色谱鉴定所制得的黄麻多糖纯度为81?93%。
[0036]三、应用黄麻多糖去除水体中一定浓度的Cr(VI)离子:
[0037](I)待处理的含Cr(VI)污水的准备:将110°C下干燥2h的重铬酸钾用dd H2O溶解，配成Cr(VI)储备液，再配制成一定浓度Cr(VI)的待测液，使其分别含有80mg/L、100mg/L、120mg/L、300mg/L、500mg/L 和 700mg/LCr( VI)离子。
[0038](2)pH值调节:10mL—定浓度的Cr (VI)溶液置于烧杯中，用质量分数为60 %~68%的HNO3和饱和NaOH调节pH至4-7 ；
[0039](3)吸附:向(2)中的待处理污水中加入相当于Cr(VI)离子质量5-10倍的黄麻多糖，置于搅拌仪上以150r/min的速度搅拌60-90min。
[0040](4)效果验证:取出1.4mL混合液，离心(15000r/min)2min，取上清液测定Cr(VI)浓度。溶液中Cr(VI)的浓度采用二苯碳酰二肼分光光度法(GB 7467—1987)测定。
[0041]上述步骤(I)待处理的含Cr(VI)污水的准备是为了验证本发明的效果，在实际操作过程中，只需要测定待处理污水的Cr(VI)浓度，既可根据步骤(3)计算黄麻多糖的用量。
[0042]步骤(2)中pH值的范围优选为4-5。
[0043]应用该吸附剂去除Cr(VI)的效果用去除率表示，与黄麻粉末进行效果对比，结果见说明书附图(图1)。
[0044]图1清楚的显示了黄麻粉末和黄麻多糖在处理不同浓度的含Cr(VI)液体中的去