一種利用稻殼制備吸附劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用稻殼制備吸附劑的方法，它是以稻殼為原料，經(jīng)過(guò)清洗、搗碎、烘干、磨粉、過(guò)篩、酸和堿加熱回流、水洗、干燥等工藝制備初品；再將初品與NaOH溶液、環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)交聯(lián)，將交聯(lián)的纖維素與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、二氧六環(huán)水溶液和Na2CO3溶液混合反應(yīng)，最后將產(chǎn)物洗滌、真空干燥即得稻殼成品。該方法制備的吸附劑價(jià)格低廉、原料來(lái)源豐富，且制備工藝簡(jiǎn)單、且對(duì)環(huán)境友好。
【專利說(shuō)明】_種利用稻殼制備吸附劑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用生物質(zhì)制備吸附材料的方法，特別涉及一種利用稻殼制備吸附劑的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)，電鍍、采礦、化工等行業(yè)迅速發(fā)展，給我們生活帶來(lái)了便利的同時(shí)，重金屬污染也越來(lái)越嚴(yán)重，污染源也越來(lái)越多。例如，選礦廠尾礦排水、有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工廠酸洗水、電鍍廠鍍件洗滌水，以及電解、醫(yī)藥、油漆、顏料等工業(yè)的廢水都是重金屬?gòu)U水的重要來(lái)源。重金屬污染與其它污染源不同，其它污染源經(jīng)過(guò)自然的方式可以自動(dòng)降解，使其有害性降低或解除，而重金屬污染很難在環(huán)境中自動(dòng)降解，這些重金屬?gòu)U水進(jìn)入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后，可通過(guò)食物鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)移、積累、放大，對(duì)人類和生物造成極大的危害。例如鉻，含鉻廢水中的鉻主要以Cr6+化合物存在，Cr6+具有致癌致突變能力，在低濃度下也具有相當(dāng)高的毒性，而且容易迀移，具有很強(qiáng)的氧化能力，對(duì)環(huán)境具有很大的危害，飲用水中含鉻濃度在0.lmg/L以上時(shí)，就會(huì)使人嘔吐，侵害腸道和腎臟。灌溉水中濃度為0.lmg/L，可對(duì)水稻種子萌芽有抑制作用。還有重金屬銅，銅對(duì)人體造血、細(xì)胞生長(zhǎng)，人體某些酶的活動(dòng)及內(nèi)分泌腺功能均有影響。若攝入過(guò)量的銅，就會(huì)刺激消化系統(tǒng)，引起腹痛、嘔吐，長(zhǎng)期過(guò)量還會(huì)促使肝硬化。銅對(duì)低等生物和農(nóng)作物毒性較大，其濃度達(dá)0.1-0.2mg/ L即可使魚類致死。對(duì)于農(nóng)作物，銅可使植物吸收養(yǎng)分的機(jī)能受到阻礙，植物吸收銅離子后，即固定于根部皮層，灌溉水中含銅較高時(shí)，即在土壤和作物中積累，可使作物枯死。銅對(duì)水體自凈作用也有較嚴(yán)重影響，濃度為0.lmg/L時(shí)，使水的生化耗氧過(guò)程明顯地受到抑制。
[0003]重金屬?gòu)U水的的處理方法有離子交換法、電化學(xué)法、化學(xué)沉淀法、膜分離技術(shù)法、生物處理法、吸附法等，其中吸附法主要是利用高比表面積或具有多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)作為吸附材料去吸附重金屬離子。該法的核心是吸附劑的選擇，常用的吸附劑有活性炭、礦物質(zhì)、分子篩和微生物?；钚蕴坑休^強(qiáng)的吸附能力，可以同時(shí)吸附多種重金屬離子，去除率高，但再生效率低，處理水質(zhì)達(dá)不到GB標(biāo)準(zhǔn)，價(jià)格高，應(yīng)用被限制；利用微生物作為吸附材料，主要有菌體、藻類和細(xì)胞提取物等，這些生物吸附劑對(duì)不同的重金屬離子表現(xiàn)出不同的吸附能力，但其吸附效果受外界環(huán)境因素和水體PH值的影響較大。因此開發(fā)廉價(jià)且高效的重金屬吸附劑是最為關(guān)鍵的核心問(wèn)題。稻殼富含纖維素、木質(zhì)素等，纖維素和木質(zhì)占稻殼重量的50%以上。因此以稻殼為基礎(chǔ)原料進(jìn)行改性、活化，可制備出較高吸附能力的新型吸附劑。水稻主要分布在東亞、南亞及東南亞地區(qū)，亞洲是水稻的最大產(chǎn)區(qū)，我國(guó)也是水稻的種植大國(guó)，主要分布長(zhǎng)江中下游的湖南、湖北、江西、安微，華南的廣東、廣西、福建等，我國(guó)稻谷種植面積約30000千公頃，產(chǎn)量近2億頓，稻谷殼作為一種農(nóng)業(yè)廢棄物，我國(guó)資源豐富，但開發(fā)應(yīng)用相對(duì)不足，除少量用作飼料外，大量被燒掉或扔掉，造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。將稻殼改性制備成吸附劑用于廢水處理，可達(dá)到以廢治廢，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及環(huán)境效益的統(tǒng)一。本發(fā)明以稻殼為原料，通過(guò)改性制備一種新型生物質(zhì)吸附劑，用于廢水處理。把稻殼改性制備成一種低成本的的重金屬吸附劑，將大大提高花生殼的利用效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種利用稻殼制備吸附劑的方法。該方法制備的吸附吸附劑成本低廉、吸附量大、且不易造成二次污染。
[0005]為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采用稻殼作為原料，具體步驟是通過(guò)以下技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)的:
⑴選用稻殼，進(jìn)行清洗、搗碎、烘干或曬干；
(2)將烘干或曬干的殼磨成粉，并過(guò)70目篩；
⑶用7%-9%的HNO3回流2-3h，再用3%-5%Na0H回流l_2h，水洗后常溫干燥得稻殼纖維素；
⑷取制得的纖維素10_20g置于三頸瓶中，依次加入20ml濃度為2-3mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙烷，加熱回流l_2h，過(guò)濾；
(5)以丙酮和水交叉洗滌至中性，在60-80°C下干燥得淺黃色交聯(lián)纖維素；
(6)在裝有回流冷凝管和攪拌器的三頸瓶中加入一定量的已交聯(lián)的纖維素、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、lmol/L 二氧六環(huán)水溶液和lmol/L Na2CO3溶液，輕輕震蕩搖勻；
(7)控溫50-60°C條件下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間后濾出產(chǎn)物；
⑶將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌3次；
⑶洗凈后真空干燥得2-羥基-3-磺酸基丙基纖維素醚，即一種稻殼吸附材料。
[0006]優(yōu)先地，所述加入的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的制備方法包括如下步驟:
⑴在裝有攪拌器、滴液漏斗和冷凝管的三頸瓶中加入適量水、焦亞硫酸鈉和催化劑； ⑵在磁力攪拌下，升溫至75-80°C，漫漫滴加環(huán)氧氯丙烷；
⑶加料完畢，于85°C下反應(yīng)4-5h，將反應(yīng)物趁熱倒出；
⑷把到出反應(yīng)物冷卻至5°C以下使產(chǎn)物結(jié)晶，離心脫去溶劑，經(jīng)重結(jié)晶得精品。
[0007]本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和特性:
⑴此方法制取的吸附材料，原料來(lái)源廣泛，成本低廉；
⑵與現(xiàn)有技術(shù)相比，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高；
⑶此吸附材料不造成二次污染，環(huán)境友好；
⑷這種吸附劑吸附效果優(yōu)異，是一種優(yōu)良的吸附重金屬的吸附材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。

【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例一:
選用稻殼進(jìn)行清洗、搗碎、烘干、磨粉、并過(guò)70目篩，用7%的HNO3回流2h，再用3%Na0H回流lh，水洗后干燥；取制得的干燥物1g置于三頸瓶中，依次加入20ml濃度為2mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙烷，加熱回流lh，過(guò)濾，以丙酮和水交叉洗滌3_4次，在60°C下干燥得淺黃色交聯(lián)纖維素；在裝有回流冷凝管和攪拌器的三頸瓶中加入一定量的已交聯(lián)的纖維素，3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、lmol/L 二氧六環(huán)水溶液和lmol/L Na2CO3溶液，在50°C條件下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間后濾出產(chǎn)物，將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌3次；洗凈后真空干燥得2-羥基-3-磺酸基丙基纖維素醚，即一種稻殼吸附劑。
[0009]實(shí)施例二:
選用稻殼進(jìn)行清洗、搗碎、烘干、磨粉、并過(guò)70目篩，用9%的HNO3回流3h，再用5%Na0H回流2h，水洗后干燥得稻殼纖維素；取制得的纖維素20g置于三頸瓶中，依次加入20ml濃度為3mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙烷，加熱回流2h，過(guò)濾，以丙酮和水交叉洗滌至中性，在80°C下干燥得淺黃色交聯(lián)纖維素；在裝有回流冷凝管和攪拌器的三頸瓶中加入一定量的已交聯(lián)的纖維素，3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、lmol/L 二氧六環(huán)水溶液和lmol/L Na2CO3S液，輕輕震蕩搖勻，控溫60°C條件下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間后濾出產(chǎn)物，將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌3次；洗凈后真空干燥得2-羥基-3-磺酸基丙基纖維素醚，即一種稻殼吸附劑。
[0010]實(shí)施例三:
選用稻殼進(jìn)行清洗、搗碎、烘干、磨粉、并過(guò)70目篩，用8%的HNO3回流3h，再用4%NaOH回流2h，用水洗后干燥得稻殼纖維素；取制得的纖維素20g置于三頸瓶中，依次加入20ml濃度為3mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙烷，加熱回流2h，過(guò)濾；以丙酮和水交叉洗滌至中性，在70°C下干燥得淺黃色交聯(lián)纖維素；將取制得的交聯(lián)纖維素30g倒入燒杯中，燒杯置于20 °C水浴環(huán)境中，再往燒杯加入亞硫酸氫納20g，亞硫酸納20g、水100g，并用電動(dòng)攪拌器不停攪拌，反應(yīng)2h后，再往容器中加入lmol/L 二氧六環(huán)水溶液10ml和lmol/L他20)3溶液100ml，控溫60°C條件下反應(yīng)Ih后濾出產(chǎn)物，將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌3次；洗凈后真空干燥得2-羥基-3-磺酸基丙基纖維素醚，即一種稻殼吸附劑。
【權(quán)利要求】
1.一種利用稻殼制備吸附劑的方法，其特征在于，該制備方法按以下步驟進(jìn)行: ⑴選用稻殼進(jìn)行清洗、搗碎、烘干、磨粉、過(guò)篩； ⑵將過(guò)篩的粉末用7%-9%的HNO3回流2-3h，再用3%-5%Na0H回流l_2h，水洗后干燥； ⑶取步驟⑵制得的干燥產(chǎn)物10-20g置于三頸瓶中，依次加15-25ml濃度為2-3mo/L的NaOH溶液、60ml環(huán)氧氯丙烷，加熱回流l_2h，過(guò)濾； ⑷以丙酮和水交叉洗滌至中性，后干燥得交聯(lián)纖維素； (5)在裝有回流冷凝管和攪拌器的三頸瓶中加入一定量的已交聯(lián)的纖維素、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、lmol/L Na2CO3溶液和lmol/L 二氧六環(huán)水溶液； (6)控溫50-60°C條件下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間后濾出產(chǎn)物； (7)將產(chǎn)物先后用水、酒精洗滌； ⑶洗凈后真空干燥得一種稻殼吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用稻殼制備吸附劑的方法，其特征在于，在步驟⑴中所過(guò)的篩為70目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用稻殼制備吸附劑的方法，其特征在于，在步驟(5)中加料順序依次是先加已交聯(lián)的纖維素和3-氯-2-羥基丙磺酸鈉，再加入二氧六環(huán)水溶液和Na2CO3 溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用稻殼制備吸附劑的方法，其特征在于，在步驟(7)中所選用的酒精溶度不低于90%。
【文檔編號(hào)】C02F1/28GK104475042SQ201410644979
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】王勝 申請(qǐng)人:王勝