[发明专利]一种多吸附位点型生物质基超支化多重金属离子吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种多吸附位点型生物质基超支化多重金属离子吸附材料及其制备方法和应用，以生物质原料为基体，含N、O、S螯合原子的超支化聚合物作为功能试剂，采用一步快速交联法制备多吸附位点型生物质基超支化多重金属离子吸附材料，其中超支化聚合物具有两种及以上不同的重金属离子吸附位点(含N、S、O等元素)。本发明的材料在含有多种重金属离子水体中吸附的应用具有良好的吸附效果：制备得到材料对水体中多重金属离子具有优异吸附性能，能在10min内同步快速完全去除低浓度多重金属离子(Cr⁶⁺、Cu²⁺、Pd²⁺)，处理后水体中无残留的重金属离子。再生性能稳定，经过再生50次后，材料再生率仍在96％以上。

技术领域

本发明属于纤维改性领域，具体涉及一种多吸附位点型生物质基超支化多重金属离子吸附材料及其制备方法及应用。

背景技术

随着现代工业的高速发展，大量的采矿、冶金、电镀、皮革等工业建立，势必造成大量重金属离通过工业废水或者工业废渣等途径流入人类日常生活中，对于人体造成不可逆转的损伤，因此多种重金属离子处理方法被研究者开发，常见的重金属离子处理方法有：化学沉淀、电化学法、离子交换法，吸附法。吸附法操作简单，易于大规模处理含有重金属离子废水，而被广泛关注，常见的吸附剂类型有：碳质类、合成高分子类、MOFs类、矿物质类、天然高分子类。合成高分子类吸附材料由于其含有大量官能基团，吸附容量大，去除率高而受到研究者的广泛关注。但是合成高分子类吸附材料由于其通常为坚硬固体，材料内部同样含有大量的官能团，由于无法和溶液中的目标重金属离子发生有效接触，而导致材料的官能团利用率低下。同时合成高分子类吸附材料通常难以在自然界中降解，容易造成严重的二次污染。因此选择生物质为基材，对其表面进行改性，所制备的生物质吸附材料具有表面官能团密度大、比表面大的特点，有效的促进了吸附官能团与目标重金属离子的有效接触，同时所制备的生物质基重金属离子吸附材料具有可降解的特点，不易对环境造成二次污染。传统的生物质表面接枝的官能团普遍只有一种或一类官能团，虽然可以有效的吸附水中的重金属离子，但只能处理一种或带有相同电荷性质的重金属离子，难以同时处理水中存在的多种性质的重金属离子，且由于多数固定在吸附剂表面的重金属离子是以化学键的形式与吸附剂上的官能团发生反应产生化学键，因此脱附过程中就需要消耗大量的能量。因此设计一种可降解的生物质基可同时吸附水中多种重金属离子且可在低能耗下就可实现重金属离子的脱附回用就显得尤为重要。

发明内容

针对上述现有技术的生物质基重金属吸附材料所存在的缺陷，本发明提供一种多吸附位点型生物质基超支化多重金属离子吸附材料及其制备方法，该材料对水体中多重金属离子具有优异吸附性能，能在10min内同步快速完全去除低浓度多重金属离子(Cr⁶⁺、Cu²⁺、Pd²⁺)，处理后水体中无残留的重金属离子，且再生性能稳定。

本发明的目的是提供一种多吸附位点型生物质基超支化多重金属离子吸附材料；

本发明的另一目的是提供上述多吸附位点型生物质基超支化多重金属离子吸附材料的制备方法。

本发明的再一目的是提供上述多吸附位点型生物质基超支化多重金属离子吸附材料的应用。

本发明上述目的是通过以下技术方案予以实现：

一种多吸附位点型生物质基超支化多重金属离子吸附材料，是以生物质原料为基体，含N、O、S螯合原子的超支化聚合物作为功能试剂，通过一步快速交联法制备得到；

所述含N、O、S螯合原子的超支化聚合物是由超支化聚胺、超支化聚羧酸和超支化聚硫脲通过酰胺化反应合成得到，含N、O、S螯合原子的超支化聚合物上的含N基团为伯氨基、仲氨基和叔氨基，含O基团为羧基，含S基团为C-S和C＝S。

优选地，所述生物质原料为：微晶纤维素、纳米纤维素、纸浆纤维、蔗渣、秸秆、花生壳或玉米芯。