[发明专利]一种重金属捕集剂及其应用

说明书

本发明公开了一种重金属捕集剂及其应用，该重金属捕集剂为多羟基花生壳或多羟基丝瓜瓤，重金属捕集剂的制备首先以过硫酸钾与亚硫酸氢钠为引发剂，甲基丙烯酸缩水甘油酯为接枝单体，在废弃的花生壳粉末或丝瓜瓤粉末引入含有大量环氧基团的GMA聚合链，进一步以环氧基为活性点，与富含吸附功能基团的端羟基超支化聚酯进行功能化反应，得到多羟基花生壳或多羟基丝瓜瓤。通过本发明的改性方法及工艺路线，实现了花生壳或丝瓜瓤表面引入吸附基团数量的极大增加，显著提高了改性花生壳对Cu(II)的吸附能力，饱和吸附量分别可达1400mg/g和1482mg·g^‑1。

技术领域

本发明属于重金属废水处理技术领域，特别涉及一种重金属捕集剂及其应用。

背景技术

我国是农业生产大国，农业技术不断革新，农业现代化程度越来越高，农作物的产量日益增加，随之而来的农业废弃物总量也逐渐上升。然而进城务工成为近些年农村劳务输出的趋势，导致农村劳动力的缺失，进而使农业废弃物的利用率大大降低，随意遗弃现象日益严重。另一方面，电镀、电池行业发展所产生的重金属废水排放对地下水资源造成的污染，时刻威胁着人类的健康。寻求一种降低废水重金属浓度的有效处理手段迫在眉睫。

目前处理重金属废水的常规方法：化学法虽然容易操作、工艺简单、处理成本低，但排放的废水难以满足排放标准。膜过滤法对重金属离子有着很好的去除效果，但需要定期更换渗透膜，而膜价格较为昂贵。高分子重金属捕集剂虽然与重金属离子有较强的捕集能力，且能选择性捕集、沉淀重金属离子。但其单体毒性大、难降解、原料昂贵、处理成本过高，难以被市场接受。越来越多的科研工作者把目光转向农业废弃物的开发利用，通过对农业废弃物进行功能改性来制备重金属捕集剂。端羟基超支化聚合物具有大量吸附功能基团(羟基)及独特分子内部纳米微孔，且具有无链缠绕的结构特点，使吸附点裸露于分子表面，更有利于对重金属离子的充分吸附，若将该类型的超支化聚合物实现对农业废弃物的功能化改性，有望赋予其极高的吸附能力，在重金属污水处理领域得以广泛应用。

发明内容

为了克服现有技术在花生壳或丝瓜瓤改性过程中引入吸附基团数量不足、对重金属离子吸附能力不高的问题，本发明提供一种重金属捕集剂及其应用。本发明所采用的改性剂为端羟基超支化聚酯，合成路线是首先以过硫酸钾与亚硫酸氢钠为引发剂，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为接枝单体，在花生壳粉末或丝瓜瓤粉末引入含有大量环氧基团的GMA聚合链，进一步以环氧基为活性点，与富含吸附功能基团的端羟基超支化聚酯(HyperH102)进行功能化反应，制备多羟基花生壳或多羟基丝瓜瓤。

本发明的技术方案如下：

本发明第一方面提供一种重金属捕集剂，所述重金属捕集剂为多羟基花生壳或多羟基丝瓜瓤，所述重金属捕集剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将花生壳粉末或丝瓜瓤粉末浸泡在蒸馏水中，向其中加入乳化剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合物，在15～60℃恒温条件下反应，得到花生壳或丝瓜瓤的GMA接枝物；

(2)向步骤(1)花生壳或丝瓜瓤的GMA接枝物中加入二氧六环和水的混合液，搅拌溶胀，在65～85℃下，加入端羟基超支化聚酯反应，反应结束后即得多羟基花生壳或多羟基丝瓜瓤。

进一步地，所述花生壳粉末或丝瓜瓤粉末与甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比为2:(1～4)；

所述乳化剂与花生壳粉末或丝瓜瓤粉末的质量比为1:(20～40)；

所述过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合物与花生壳粉末或丝瓜瓤粉末的质量比为(1～3):2；

优选地，所述过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合物中过硫酸钾与亚硫酸氢钠的质量比为2:1～2:3；

优选地，所述乳化剂为OP-10；

优选地，所述花生壳粉末或丝瓜瓤粉末为通过200目筛子的粉末。