[发明专利]一种改性花生壳阳离子型吸附剂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性花生壳阳离子型吸附剂、制备方法及应用，属于环境和化学技术领域。

背景技术

花生壳是常见的农作物废物，我国花生壳每年产生量约4.5×10⁴t，约占到世界总产量的1/3。花生壳的应用主要是作为饲料、造纸原料及直接燃烧等等，然而大部分的花生壳没有得到有效的利用。类似花生壳的其它农作物废物有报道用于吸附剂研究的，如麦秸秆、稻壳、锯末、玉米秸秆、椰子壳、甘蔗渣等。CN1876227A(CN200510040485.8)公开了一种利用秸秆制备阳离子型吸附剂的方法，将粉碎后的秸秆加入溶有柠檬酸的非水溶剂中，回流的时间不小于12小时，过滤，再用蒸馏水洗涤至pH值为中性，烘干至含水量小于5％得阳离子吸附剂。其反应工艺复杂，改性添加剂的量大，成本较高。CN101890339A(CN201010243990.3)公开了一种用芭蕉芋渣制备阳离子吸附剂的方法，将碱液喷入芭蕉芋渣中，搅拌，再将环氧丙基三甲基氯化铵加入到芭蕉芋渣中，搅拌10～30min，放入烘箱进行反应，用盐酸调节pH值至中性，过滤，洗涤，真空干燥得到浅黄色粉末，即为阳离子芭蕉芋渣生物吸附剂。该方法所用原料的量有限，难于收集，难于实际应用。

花生壳作为吸附剂因吸附量较低，使其实际应用受到限制。花生壳主要由纤维素(45.3％)、木质素(32.8％)和半纤维素(8.1％)组成，这些组分中包含各种活性基团，易进行化学改性。目前对于改性花生壳阳离子型吸附剂去除Cr(VI)离子的技术未见报道。阳离子型吸附剂可用于吸附废水中存在的阴离子。

发明内容

针对现有技术的不足，为了开辟农作物废物花生壳的资源再利用，本发明提供一种改性花生壳阳离子型吸附剂、其制备方法及应用。

本发明的技术方案如下：

一种改性花生壳阳离子型吸附剂，是以花生壳为原料、环氧氯丙烷为醚化剂、N，N-二甲基甲酰胺为溶剂、三乙烯四胺为交联剂并作为引入基团物质在80～85℃恒温水浴条件下搅拌反应制得；其外观呈粉末状，棕黄色，Zeta电位在31-52mv之间；所述改性花生壳阳离子型吸附剂的纤维素骨架通式如下：

本发明的改性花生壳阳离子型吸附剂对以阴离子形式存在的Cr(VI)离子具有较高的吸附量，在55℃时吸附容量大于250mg/g。

本发明的改性花生壳阳离子型吸附剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)将花生壳粉碎成粉末，加入环氧氯丙烷和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，于80～85℃恒温水浴锅中搅拌50～70min。

所述花生壳与环氧氯丙烷的质量体积比为4∶10～15，单位g/ml；N，N-二甲基甲酰胺的用量与环氧氯丙烷的体积比为1∶1～1.5。

(2)向步骤(1)的反应物中滴加入三乙烯四胺，花生壳与三乙烯四胺质量体积比为1∶1～1.5，单位g/ml；继续于80～85℃恒温水浴锅中搅拌50～70min，得固体产物。

(3)将步骤(2)所得固体产物用去离子水抽滤清洗，于100～105℃烘干4～小时，粉碎，得改性花生壳阳离子型吸附剂。

根据本发明优选的，步骤(1)中所述花生壳粉末粒径≤1mm。

根据本发明优选的，步骤(3)中所述的粉碎是将烘干后的产物研磨至粒径≤1mm。

本发明的改性花生壳阳离子型吸附剂的应用，用于废水中阴离子的吸附去除。

根据本发明优选的，所述改性花生壳阳离子型吸附剂用于废水中Cr(VI)的去除。方法如下：在室温振荡条件下，投入本发明的改性花生壳阳离子型吸附剂。投加量为每升废水中使吸附剂含量0.5～1g，搅拌反应100～120min，振荡速率为100～120r/min，Cr(VI)离子去除率大于95％。

本发明改性花生壳阳离子型吸附剂去除Cr(VI)的pH条件在1.0～6.0之间均可，即含阴离子Cr(VI)废水溶液pH自然条件即可应用。

本发明改性花生壳阳离子型吸附剂可再生，将改性花生壳阳离子型吸附剂经0.1mol/LHCl溶液解析后，测得其再生吸附效率为82.6％，具有很好的再生效率。

吸附饱和后的吸附剂也可直接焚烧处置，不必再生，节省再生成本。