[发明专利]木薯秸杆/木薯渣制备季胺盐阳离子型吸附剂的方法及应用

说明书

技术领域

本发明是一种环境与化学技术领域，具体是木薯秸杆/木薯渣制备季胺盐阳离子型吸附剂的方法及应用。

背景技术

随着人类活动的不断增加，水体中氮磷的污染日趋严重。大量研究已证实：氮和磷能刺激藻类和光合水生生物的生长，而且最终引起水体富营养化，而磷被认为是产生水体富营养化的最主要因素。有文献报道，当总磷浓度超过0.1mg/l(如果磷是限制因素)或总氮浓度超过0.3mg/l(如果氮是限制因素)时，藻类会过量繁殖。水体富营养化，常导致水生生态系统紊乱，水生生物种类减少，此外，由于藻类带有明显的鱼腥味，从而影响饮水水质。而藻类产生的毒素则会危害人类和动物的健康。染料、某些阴离子如氟化物、砷酸根、Cr(VI)等对环境是有害的，引起了许多环境问题。大多数染料难以生物降解，影响水质，阻碍太阳光的渗透，减少光合作用；高浓度的氟化物会引起骨骼疾病，中国饮用水标准氟化物限定为1mg/L,排放标准为10mg/L；砷毒性高，是致癌元素，在水生环境中主要以含氧酸根形式存在，世界卫生组织设定其饮用水中的指导值为0.01mg/L；Cr(VI)在工业中是被广泛使用的物质，在环境中的积累，产生了极大的环境问题。防止水体富营养化，减少染料及有害阴离子的污染,首先应控制营养物质、染料及有害阴离子进入水体。目前，国内外对其去除技术也很多，主要有生物法，化学法，结晶化法，三级过滤法，包括阴离子交换或吸附法，其中阴离子交换或吸附法似乎是最有前景的去除有毒阴离子的方法。

农业废弃物来源广、成本低廉，做为制备离子吸附剂的生物资源已引起了广泛的兴趣，目前，已有多种农业废弃物被制备成离子吸附剂处理废水，诸如甘蔗渣、大豆壳、麦草秸秆、玉米秸秆、芦竹、稻壳、木屑、椰子壳、桔子皮、树皮等。木薯是大戟科木薯属植物，呈灌木状，株高1～2m，其秸秆产量大约占木薯产量的70％～80％。木薯茎杆皮层厚而软，含有白色乳汁，中心髓部呈海绵状、水分含量高，所以很难晒干焚烧。目前，广西木薯种植面积已超过30万公顷，产量达到800万吨左右，种植面积、总产量均居全国首位，产量占全国70％以上,木薯地面上的茎秆和地下块根产量基本持平。木薯乙醇、淀粉工业中残渣的量是相当大的,每吨加工的块根大约产生残渣900kg(含水分85％)，致使每个木薯加工厂周围都形成几公顷至几十公顷的废渣池。大量的木薯秸杆和木薯渣带来了处理难的问题。人们将其堆放在田头地角和荒地路边，任其自然腐烂，既占据土地、影响交通，又浪费资源、污染环境。用木薯秸杆和木薯渣制备阳离子型吸附剂，具有资源优势，可利用其含有的纤维素、木质素等活性成分制备出对环境友好的，吸附力强的阳离子型吸附剂，既解决环境污染问题，又为农业废弃物的再利用提供了新的途径、同时为吸附剂大量应用于污染废水的治理，提供了技术支持。季胺盐阳离子型吸附剂的研究已见报道，如Xu X,Gao B Y,Wang W Y,Yue Q Y等.Effect of modifying agents on the preparation and properties of the new adsorbents from wheat straw.Bioresource Technology 101(2010)1477-1481.和Lynda H.Wartelle,Wayne E.Marshall.Quaternized agricultural by-products as anion exchange resins.J.Environ.Manage.78(2006)157-162.。但对于木薯秸杆和木薯渣季胺盐阳离子型吸附剂的制备及应用于废水处理，目前未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供用木薯秸杆/木薯渣制备季胺盐阳离子型吸附剂的方法及应用。

木薯秸杆和木薯渣制备季胺盐阳离子型吸附剂的方法，包括如下步骤：

（1）将木薯秸杆和木薯渣清洗，干燥，粉碎，取粒径为30~120目的粉末2-60g用0.5-4mol/L的NaOH 30~300ml浸泡搅拌1-12h，抽滤、洗至中性，干燥。

（2）将1-5g上述NaOH预处理木薯秸杆和木薯渣与5-100ml的环氧氯丙烷置于三口烧瓶中，搅拌并加入与环氧氯丙烷等体积的N，N-二甲基甲酰胺，在30-120℃下搅拌反应40-130min。

（3）向三口烧瓶中加入1-8ml的乙二胺，在30-120℃下搅拌反应40~130min。

（4）再加入不少于1-10ml的三乙胺，在30-120℃下搅拌反应30~360min，得固体产物。