[发明专利]一种用3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑改性柚皮吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种3‑氨基‑5‑巯基‑1,2,4‑三氮唑改性柚皮吸附剂及其制备方法与应用，属于吸附剂制备领域。首先，将柚皮烘干，球磨至粉末后，经浓硫酸活化后得到PP‑SC。接着，与氯乙酰氯在无水条件下反应得到PP‑CC。最后，PP‑CC和3‑氨基‑5‑巯基‑1,2,4‑三氮唑回流反应得到吸附剂PP‑ATT。本发明涉及的吸附剂制备方法简单可行，操作简便，原料廉价易得。所得到的新型柚皮改性材料对水溶液中铅离子的去除具有高效、高选择性作用，且可重复利用。该发明为含铅废水的处理提供了一类绿色、高效的吸附剂，也为农业废弃物资源化再利用提供了方法，同时对新型吸附剂的设计和合成也带来了新思路。

技术领域

本发明涉及一种3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑改性柚皮吸附剂及其制备方法与应用，属于吸附剂制备技术领域。

背景技术

铅(Pb)因剧毒性、致癌性、生物蓄积性和不可降解性而长期被世界卫生组织列为最有害污染物之一。随着电池制造、石油精炼、矿藏冶炼、涂料生产等工业的发展，大量铅离子进入到水循环系统，对生物体构成巨大威胁。通过吸食进入人体后，铅会对神经、生殖、大脑、肾肝和血液系统造成不可逆转的损害；即便在较低含量下，也会有比较严重的影响。因此，有必要采取有效措施控制铅污染。同时，铅因其较低的熔点，耐腐蚀性，重塑性等优点而被广泛应用于工业。因此，对铅进行回收也成为环境、材料等工程领域研究的重要课题。目前铅的主要去除方法有沉淀法、生物法、电化学法、离子交换法和吸附法。化学沉淀法会产生二次污染，且选择性差；生物法因专项微生物种类较少、寿命短而受限；离子交换法和电化学法则成本相对较高、重复性较差。吸附法因操作简单、具有重复性、选择性、无二次污染等优点，被认为是最有效方法之一。常用的吸附剂有活性炭、树脂、天然矿物、农副产品、二氧化硅等。柚皮是一种农业废弃物，通常通过填埋和焚烧处理，造成资源浪费和环境污染。但是，柚皮富含氨基、羟基，是后改性的优质低成本材料。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明的目的是提供一种3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑改性柚皮吸附剂的制备及应用。该改性柚皮吸附剂可用于酸性水溶液中铅离子的选择性去除，材料成本低廉，合成工艺简单，易于与水溶液分离，具有高吸附量且可重复使用。

本发明通过以下技术方案实现：

一种3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑改性柚皮吸附剂，其结构式如式(Ⅰ)所示：

其中为浓硫酸活化后暴露羟/氨基的柚皮示意结构；

R为：

本发明的另一个目的在于提供所述的用3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑改性柚皮吸附剂的制备方法，其步骤如下：

(1)将柚皮剪切成小块后烘干，利用小型球磨机研磨至粉末；取柚皮粉至烧杯中，加入98wt％浓硫酸预处理后转移至圆底三口烧瓶，100℃条件下回流搅拌活化处理以暴露表面官能团，回流后液固分离，所得固体用去离子水洗涤至中性，干燥后得到产物PP-SC，反应流程如图1所示。

(2)在无水环境中，取步骤(1)产物PP-SC和氯乙酰氯依次加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中回流反应后液固分离，所得固体用N,N-二甲基甲酰胺溶液洗涤离心后真空干燥，得到产物PP-CC；反应路线如下：

(3)在氮气保护下，将步骤(2)得到产物PP-CC和3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑依次加入到N,N-二甲基甲酰胺中回流反应后液固分离，所得固体用N,N-二甲基甲酰胺洗涤后真空干燥，得到产物PP-ATT；合成线路如下：

作为优选的，在上述制备方法中：步骤(1)中所述浓硫酸与柚皮粉液固比为3:1～7:1mL/g。