[发明专利]一种巯基木质纤维素‑蒙脱土复合的磁性生物质吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附剂的制备方法，具体涉及一种巯基木质纤维素-蒙脱土复合的磁性生物质吸附剂的制备方法。

背景技术

随着现代工业的快速发展，水资源的污染日渐严重，其中，最严重的是重金属污染问题。我国拥有大量的生物质资源，其中，农业废弃物是一种可再生生物质资源，被制备成各种吸附剂，用来去废水、污水中的重金属离子污染物。

陈钰在其博士研究生学位论文《生物质材料对重金属污染物铜的吸附研究》中，利用稻秆、麦秸、玉米稻、花生壳四种生物质为原材料，分别通过粉碎、炭化、改性制成了原生材料、炭黑材料以及改性材料三类吸附剂，生物质原材料经过高温炭化后，从无孔吸附材料变成了多孔吸附材料，分别研究了它们对Cu²⁺的吸附。但是存在吸附性不强，且吸附范围太过局限。

本发明将生物质原料经过ZnCl₂协同微波辐射改性后，使得纤维类物质形成丰富的孔隙，比表面积大大增加；在N,N-二甲基甲酰胺中，采用柠檬酸、壳聚糖对生物质颗粒进行改性，柠檬酸能有效的提高吸附剂对重金属离子的吸附效果，壳聚糖对重金属离子具有一定的捕捉能力；用吡啶进行催化改性，协同乙二胺交联改性，制备出生物质吸附剂，其具有很高的吸附容量；以FeSO₄和FeCl₃为原料，合成了具有磁性的Fe₃O₄，负载于生物质颗粒表面，并采用海藻酸钠进行包埋，制备出磁性生物质吸附剂；得到一种巯基木质纤维素-蒙脱土复合的磁性生物质吸附剂。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种巯基木质纤维素-蒙脱土复合的磁性生物质吸附剂的制备方法，依照该工艺制备的吸附剂吸附效果好、再生性好。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

小麦秸秆40-55，ZnCl₂ 2-5，柠檬酸3-6，N,N-二甲基甲酰胺4-7，壳聚糖2-4，环氧氯丙烷2-5，乙二胺3-5，吡啶2-3，三乙胺3-5，海藻酸钠3-5，CaCl₂ 2-4，FeSO₄ 4-5，FeCl₃ 3-4，巯基乙酸4-6，乙酸酐2-3，木质纤维素1-2，蒙脱土3-5，乙酸、稀H₂SO₄、氨水、乙醇、蒸馏水、NaOH水溶液适量。

一种巯基木质纤维素-蒙脱土复合的磁性生物质吸附剂的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 将小麦秸秆用水冲洗干净，于100-110℃烘干，粉碎、过筛，收集直径在0.1-0.5mm的生物质颗粒；

b. 将ZnCl₂ 1:2-4溶于水，把a中所得物料加入其中浸泡5-9h，然后在600-700W的微波下活化5-10min，加入乙酸、稀H₂SO₄，100-110℃加热回流2-3h，冷却后抽滤，醇洗、水洗至中性，55-110℃烘干至恒重；

c. 将柠檬酸溶解到N,N-二甲基甲酰胺中，与b中所得物料混合浸渍6-10h，加热至80-120℃搅拌3-4h，抽滤，将滤液与壳聚糖混合，加热至50-80℃搅拌1-2h，调pH为8-10，冷却、抽滤、水洗至中性，将滤渣在50-80℃烘干、粉碎；

d. 将c中所得物料与环氧氯丙烷混合，于90-110℃水浴加热搅拌反应1-2h后，加入乙二胺、吡啶、三乙胺，恒温搅拌反应2-3h，调pH至中性，抽滤，水洗、醇洗3-5次，于50-60℃烘干至恒重，得生物质吸附剂；

e. 将巯基乙酸、乙酸酐、木质纤维素混合均匀，40-60℃水浴反应4-8h，40-50℃烘干，1:25-35加入NaOH水溶液中，得A液；向蒙脱土中1:30-40加入水，与A液混合均匀，加热至60-70℃，搅拌反应4-6h，产物洗涤至中性，100-120℃干燥5-8h；

f. 将FeSO₄和FeCl₃加入蒸馏水中，加入d、e中所得物料，N₂保护下搅拌均匀，缓慢滴加氨水、海藻酸钠、CaCl₂和蒸馏水，水浴加热至40-60℃反应2-3h，冷却至室温，调pH至中性，抽滤，水洗3-5次，60-80℃干燥至恒重，研磨后得到一种巯基木质纤维素-蒙脱土复合的磁性生物质吸附剂。

本发明的反应机理如下：