一种磁性蛋清/丝瓜络吸附材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁性蛋清/丝瓜络吸附材料的制备方法及应用，具体涉及生物质吸附材料的制备方法，并用于吸附去除污水中的重金属离子，属于环境保护技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业化的发展，汽车尾气、工矿废物的排放以及化肥农药的使用，导致重金属元素(镉、铅、铬、砷等)严重污染环境。重金属元素污染环境后，通过食物链成千上万倍的累积，对生物和人体健康造成严重伤害。目前，治理重金属污染的技术有离子交换法、沉淀吸附法、膜分离法和活性炭吸附法，这些技术方法各有优缺点。近年来，利用廉价易得、低成本吸附剂来去除重金属的方法越来越多的受到重视。国内外已有人研究树叶、果壳、树皮、秸杆、甘蔗纤维、玉米芯、丝瓜络等农林废弃物对重金属的吸附性能。丝瓜络是成熟丝瓜果实除去外皮和种子后获得的纤维质网状结构的天然维管束组织，主要由纤维素、半纤维素及木质素组成，其纤维素含量高达60%。丝瓜络纤维管束内分布着大量的孔洞，具有很大的比表面积，另外还具有独特的吸附性能以及亲水、亲油和再生的循环使用特性，能展现出特殊的吸附特性，申请号200810034734.6公开了丝瓜络生物材料对金属离子的吸附应用。为了提高丝瓜络对金属离子的吸附性能，有不少专利公开了丝瓜络的改性处理方法，如酯化改性(申请号200910196568.4)、碱化处理(申请号200810034735.0)、巯基化改性(申请号200910019165.2)、醚化改性(申请号200810034737.XO )、柠檬酸化(申请号201110276244.9)、印迹化处理(申请号201010293780.5)等，这些公开的专利方法为丝瓜络纤维的综合利用提供了新的途径。但这些方法在实际应用中要进行过滤或离心分离，增大了吸附后固液分离的难度大，吸附剂回收比较困难。本发明的目的在于:克服现有技术的不足，采用廉价易得的丝瓜络作为吸附剂的基质，在多种树叶浸取液中，加入磁性纳米四氧化三铁、蛋清液制备磁性丝瓜络复合吸附材料，用于废水中镉和铅的吸附。
【发明内容】
[0003]本发明针对上述问题以及吸附剂在水中难以分离的不足之处，发明了一种磁性蛋清/丝瓜络复合重金属吸附材料的制备方法，具体操作步骤如下:
一种磁性蛋清/丝瓜络复合重金属吸附材料，其由下述质量成份制得:混合树叶浸取液800?1500 mL，丝瓜络粉300?600 g，Fe3O4磁性粉0.5?5 8，蛋清10?30 g，壳聚糖I?3 g0
[0004]步骤1)、将丝瓜络去掉表皮，用自来水洗净，烘干，用粉碎机粉碎至60?150目。
[0005]步骤2)、将步骤1)300?600 g丝瓜络粉浸泡在1000 mL如下混合碱溶液中:I?3% Na2CO35I?5% NaOH； I?3% Κ0Η;并搅拌I?3 h后，过滤抽干，留用丝瓜络粉。
[0006]步骤3)、树叶浸取液的制备:将5?20 g桑叶；5?20 g枇杷树叶；5?20 g银杏叶置于2000 mL的大烧杯中，加入800?1500 mL蒸馏水中，在超声波提取设备中提取I?3h后，过滤抽干，留取滤液待用，此浸取液含多酚类物质。
[0007]步骤4)、磁性-蛋清液-丝瓜络粉混合物的制备:在步骤3)的树叶浸取液800?1500 mL中，加入碱处理的丝瓜络粉300?600 g，在800?1500 r/min搅拌I?3 h;然后加入磁性纳米Fe304 0.5?5 g，10?30 g新鲜蛋清，在超声波振荡器中分散0.5?I h，即获得磁性-蛋清-丝瓜络混合物。
[0008]步骤5)、在步骤4)的混合物中，加入0.5?3%壳聚糖的醋酸(5%)溶液50 mL，在60-80°C加热，并以800?1500 r/min搅拌I?2 h后，在烧杯外用磁铁吸住制备的复合吸附材料，用水洗涤3?5次；随后在60?80°C烘干后，研磨均匀，即得磁性蛋清/丝瓜络复合重金属吸附剂。
[0009]步骤6)、在100?500mL含有重金属的废水中，加入0.4?2 g上述制备的吸附材料，用0.lmol/LNaOH或0.lmol/LHCl调节溶液的pH 2?8，振荡I?6 h后，过滤；用原子吸收光度计测定吸附后滤液中剩余的重金属镉、铅两元素的含量，计算吸附材料对镉、铅的饱和吸附容量和除去率。
[0010]在上述方案的基础上，本发明可以作如下改进。
[0011]进一步的，所述步骤I)中，丝瓜络粉碎后进行筛分，取不同粒径的丝瓜络粉为60目，75目，IQQ目，150目的物料。
[0012]进一步的，所述步骤2)中，丝瓜络粉进行混合碱处理，浸泡在如下混合碱液中:I?
3% Na2CO3, I?5% NaOH, I?2% Κ0Η;搅拌I?3 h后，过滤抽干，留用丝瓜络粉。
[0013]进一步的，所述步骤3)中，所述的树叶浸取液主要是为了提取多酚类物质如黄酮、丹宁酸等，这些提取成份含有多种能吸附重金属元素的官能团羟基、羧基、羰基，能提高吸附材料对重金属的吸附效果。在800?1500 mL升蒸馏水中，加入的树叶成份质量为:5?20 g桑叶;5?20 g枇杷树叶;5?20 g银杏叶，在超声波提取设备中浸取I?3 h。
[0014]进一步的，所述步骤5)中，碱化丝瓜络粉与混合树叶浸取液以1:5?3:4(质量:体积)的比例加入，碱化丝瓜络粉加入质量为300?600 go
[0015]进一步的，所述步骤4)中，在800?1500 mL树叶浸取液中，磁性纳米Fe304加入质量为0.5?5 g，蛋清加入质量为10?30 g，蛋清具有吸附重金属离子的功能，易于获得。
[0016]进一步的，所述步骤5)中，0.5?3%壳聚糖的醋酸溶液加入量为50mL，在60?80°C加热，并以800?1500 r/min搅拌I?2 h后，在外加磁场作用下进行固液分离，沉淀经水洗涤、60?80°C烘干后，得到磁性蛋清/丝瓜络粉复合重金属吸附材料。
[0017]本发明的有益效果是:
(1)本发明以天然植物-丝瓜络为原料制备复合吸附剂，工艺简单，生产成本低；
(2)所用材料蛋清、壳聚糖、树叶无毒性，可生物降解，属于环境友好型的制备方法；
(3)添加磁性纳米Fe3O4,有利于操作中的固液分离和吸附剂的回收；
(4)采用树叶提取液为介质，添加蛋清有利于提高吸附效率和饱和吸附量，制得的吸附剂具有较好的物理化学稳定性，能够在PH 4.2?7.6范围内吸附废水中的重金属元素铅、镉重金属。
【附图说明】
[0018]图1为pH值对铅镉吸附率的影响。具体实施方案
[0019]实施例1。
[0020]1、复合吸附剂的制备
(I)原料粉碎:收集丝瓜络，去掉表皮、洗净、烘干并进行粉碎，用100目筛子过筛；
(2 )混合碱液预处理:将100目丝瓜络粉400 g，浸泡在1000 mL的混合碱溶液中，混合碱液成份为:I % Na2CO3, 5% NaOH，2% KOH。搅拌2 h后，过滤抽干，弃去滤液，留取丝瓜络粉；
(3)树叶浸取液的制备:将5g干燥的桑叶；10 g枇杷叶；10 g银杏叶于2000 mL大烧杯中，加入1000 mL蒸馏水中。将烧杯置于超声波提取设备中提取3 h后，过滤抽干，留取滤液待用，此浸取液含丹宁酸、多酚类有机物；
(4)磁性-蛋清液-丝瓜络粉混合物的制备:在步骤(3)中加入由步骤(2)制得的丝瓜络粉400 g，搅拌2 h，然后加入30 g新鲜蛋清，5 g磁性Fe304、在超声波振荡器中分散2 h，即获得磁性-蛋清液-丝瓜络粉混合物；
(5)步骤(4)的混合物中加入3%的壳聚糖溶液50mL，在80°C下加热，并以1000 r/min充分搅拌2 h后，用外加磁铁分离出制备的复合吸附材料，经洗涤、75°C烘干，研磨均匀，SP得磁性蛋清/丝瓜络复合重金属吸附剂。
[0021 ] 2、应用实例:复合吸附剂对Cd2+的吸附
配制含有Cd2+ 80 mg/L的模拟废水 100 mL，用0.1mol/L HCl或0.1 mol/L NaOH调节pH值为4.2，加入制备的复合吸附为0.5 g，在25°C下，振荡吸附6 h(振荡速度150 r/min)。振荡完毕，取上层清液，用原子吸收光度计测定剩余的Cd2+含量。通过计算，Cd2+的吸附效率为98.74%，饱和吸附量为213.6 mg/g。
[0022]实施例2。
[0023]1、复合吸附剂的制备
(1)原料粉碎:收集丝瓜络，去掉表皮、洗净、烘干并进行粉碎，用75目筛子过筛；
(2)混合碱液预处理:将75目丝瓜络粉300g，浸泡在1000 mL的混合碱溶液中，混合碱液成份为:2 % Na2CO3, 5%