[发明专利]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于改性吸附剂材料制备领域，具体涉及一种十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用。 

背景技术

近年来，随着乡镇企业的飞速发展和农村城镇建设的进一步加快，水资源的需求量不断增加，但相伴产生的是各种生活污水、工业废水的排放日渐增加，特别是偶氮染料对生态环境和人类健康的影响日益严重，对其进行相应处理已成为环境治理中越来越突出的问题。传统的处理染料废水的方法有膜分离法、絮凝法、电化学法、生物法、高级氧化法和活性炭吸附法等。其中活性炭吸附因其方法简单，操作简易和去除效率高等诸多优势已成为目前应用最广的染料废水处理技术，但耗量大、成本高及再生会产生二次污染等不良因素限制了其进一步的发展应用。 

寻找一种成本低廉、易获得和吸附效果好的农林废弃物作为吸附剂来处理各种偶氮印染废水具有理论及实际意义。许多学者使用农林副产物，如蔗渣、香蕉皮、花生壳、茶叶废渣、甘蔗渣、杏仁壳、柚子皮和秸秆等，经过一系列物理化学改性处理，制备了廉价、选择吸附性高的吸附剂，且已证明其具有良好的效果。 

余纯丽等人在《安徽农业科学》，2009，37（20）：9618-9620发表的“甲醛改性花生壳对亚甲基蓝的吸附特性研究”一文中，通过甲醛改性花生壳对亚甲基蓝的吸附试验，制得对亚甲基蓝有很好吸附性的的吸附材料，但仍存在对染料的吸附量太小、耗材大的不足；中国专利CN200510040485.8，一种阳离子吸附剂的制备方法及应用，该专利将粉碎后的秸秆用柠檬酸改性，回流12个小时，过滤，蒸馏水洗至中性，该制备方法存在整个过程工艺复杂、改性添加剂用量大、成本高的不足；中国专利CN201010243990.3，一种用芭蕉芋渣制备阳离子型吸附剂的方法，先将碱液与芭蕉芋渣进行搅拌，再加入环氧丙基三甲基氯化铵搅拌30min，于烘箱中反应后用盐酸调pH至中性，过滤，洗涤，真空干燥而得，该方法存在原料有限、原料收集困难、制备过程繁琐等不足；黄江盛 等人在“茶叶质铁对活性艳红K-2BP染料和活性嫩黄K-6G染料的吸附性能研究”一文中谈及用改性茶叶与Fe³⁺反应，制得吸附材料茶叶质铁，但对两种染料的吸附量都较低，且最佳pH接近1，难以推广使用。 

尽管目前已有关于利用阳离子表面活性剂改性而得的吸附剂，但多数都存在对偶氮染料吸附能力差的缺点，如中国专利CN201210017766.1，一种磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂及其制备方法和应用，其对刚果红的吸附量仅为84mg/g;专利CN201110219902.0，一种染料吸附剂的制备方法及应用，所制作的生物吸附剂投加量为15g/L时对染料脱色率仅为78%，即所制备的吸附剂对染料的吸附量不高；论文Adsorption of dye from wastewater using chitosan-CTAB modified bentonites.中同样采用了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵来对壳聚糖进行改性，但其对染料弱酸猩红的最大吸附量也仅为102.0mg/g。 

为了克服这些不足，本发明将比表面积大、机械强度高、化学稳定性良好和易再生的核桃壳用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵进行改性，用其吸附偶氮染料。 

发明内容

解决的技术问题：本发明克服现有技术的不足而提出一种十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用，本发明利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对比表面积大、机械强度高、化学稳定好和易再生的核桃壳进行改性，得到对偶氮染料活性艳红K-2BP有优异吸附容量的改性核桃壳吸附剂。 

技术方案：本发明以生物质材料核桃壳为原料，使用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对其进行改性，制备一种十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂，制得的吸附剂为棕褐色粉末。 

本发明十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂，由以下步骤制备而得： 

步骤一，制备核桃壳粉末： 

将洗净的核桃壳粉碎过筛，得核桃壳粉末； 

步骤二，制备改性液： 

（1）改性液A的制备：在50～75℃下，将阳离子表面活性剂十六烷基三甲 基溴化铵溶解于去离子水中，配制质量分数为0.05～1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，即为改性液A； 

（2）改性液B的制备：用盐酸调节异丙醇pH值为1～5，所得溶液即为改性液B； 

（3）混合：搅拌下将改性液B滴加至改性液A中，改性液A与改性液B的体积比为4～10：1，搅拌混合均匀，即得改性液； 

步骤三，改性：