[发明专利]一种改性茶树木质素絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性茶树木质素絮凝剂及其制备方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

春夏之交，春茶下市之后，很多茶农往往都会将茶树砍去，把茶树枝条晒干后作为柴禾燃烧使用，浪费了很多茶树枝条在环保方面的功能，本发明以新鲜砍下的茶树枝条为原材料，一定程度上将茶树的经济和生态价值进行了二次发掘。茶树修剪枝在化学组成上主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，同时还富含多糖和氨基酸等营养成分。

目前大多数用于污水处理的有机高分子絮凝剂本身或其水解、降解产物有毒，且合成用丙烯酰胺单体有毒，能麻醉人的中枢神经，应用领域受到一定限制，迫使絮凝剂向廉价实用、无毒高效的方向发展。

近年来，食用菌栽培中木材消耗对当地生态的影响已逐渐凸显，部分地方已逐渐转型升级寻找新的培养料替代品。据报道，已有一些茶区利用茶树修剪枝进行食用菌生产，并取得了良好的经济效益。这为茶树修剪枝处理污水后的进一步处理及生化降解提供了思路。

本发明提供了一种改性茶树木质素复合絮凝剂，克服了目前水处理用絮凝剂大部分为合成高分子类絮凝剂、存在降解困难、造成环境二次污染的问题。絮凝沉淀后的材料的可生化性强，降低了絮凝沉淀完成后的絮凝物的分解处理成本。此外，本絮凝剂安全无毒，高效，而且是对茶树修剪枝回收利用，属于有效回收。

发明内容

为克服现有技术问题，如传统絮凝剂存在降解不易、生产成本过高、对重金属含量没有针对性克服，同时资源化利用现有的一些茶树修剪枝资源，制备高附加值、环境友好的废水絮凝剂，本发明提供了一种改性茶树木质素絮凝剂。

所述改性茶树木质素絮凝剂主要包括茶树修剪枝粉末中的可溶于乙醇的部分和不溶于乙醇的木质素，以及柠檬酸和磷酸混合液、壳聚糖和二氧化钛。

所述可溶于乙醇的部分是将茶树修剪枝粉末加入到3-6倍质量的去离子水中浸泡，使其充分吸水膨化，浸泡约0.2-0.5小时后，加入相当于修剪枝粉末质量30-70％的酒精，继续浸泡0.3-1小时，经金属网过滤得到可溶于乙醇的部分；将金属网中截留的木质素取出，烘干，使其含水量降低到30％以内，即得到所述不溶于乙醇的木质素。

所述茶树修剪枝粉末是从1-3年树龄的茶树中取直径在1.2cm以下的茶树修剪枝，除去叶片，切成合适长度，将枝条烘干至含水量低于30％后，冷却至室温，取出并粉碎至80-200目。

所述柠檬酸和磷酸混合液是0.5mol/L柠檬酸和1mol/L磷酸按体积比为2：1混合的混合液，用于调pH，用量相当于茶树修剪枝粉末质量的2倍。

所述二氧化钛的质量是茶树修剪枝粉末质量的0.2％-0.5％。

所述壳聚糖的质量是茶树修剪枝粉末质量的2倍。

所述絮凝剂中各组分的添加顺序是可溶于乙醇的部分、0.5mol/L柠檬酸和1mol/L磷酸混合液、二氧化钛、壳聚糖、不溶于乙醇的木质素。

春夏时节的茶树树干成分相对新鲜茶叶的茶多酚含量明显降低，而且茶树中各微量元素种类虽多，但是剂量很小，而茶树树干中的纤维素细密，并含有生物碱、茶单宁、芳香物、维生素等。通过对其改性，可增强絮凝作用的稳定性和有效性。

本发明还提供了一种制备所述改性茶树木质素符合絮凝剂的方法，是将茶树修剪枝粉末经乙醇浸泡获得溶于乙醇的部分和不溶于乙醇的木质素，然后向溶于乙醇的部分添加柠檬酸和磷酸溶液调整pH，再逐步添加二氧化钛、壳聚糖混匀得到固形物，最后将木质素与固定物混匀粉碎得到絮凝剂成品。

所述方法优选以下步骤：

(1)在1-3年树龄的茶树中取直径在1.2cm以下的茶树修剪枝，除去叶片，分别切成合适长度，将枝条在密闭烘箱中烘干，待其含水量低于30％后，冷却至室温，取出并粉碎至80-200目，备用；

(2)将上述1份茶树修剪枝粉末加入到3-6倍质量的去离子水中浸泡，使其充分吸水膨化，浸泡约0.2-0.5小时后，加入相当于修剪枝粉末质量的30-70％质量的乙醇，继续浸泡0.3-1小时后，经金属网过滤得到溶液A；将过滤网中筛到的木质素取出，烘干，使其含水量降低到30％以内，得到材料B；

(3)向溶液A加入相当于茶树修剪枝粉末质量2倍的0.5mol/L柠檬酸和1mol/L磷酸混合液体，其中，柠檬酸和磷酸的摩尔比为1:1，以将溶液A的pH值调整为4.2—5.5，得到溶液C；

(4)在溶液C中迅速加入约等于修剪枝粉末质量0.2％-0.5％的纳米二氧化钛，搅拌均匀后，加入2倍修剪枝粉末质量的壳聚糖，使壳聚糖迅速与溶液中的有效成分结合，形成稳定的固形物D；