[發明專利]一種可完全降解的秸稈纖維素-聚羥基鋁鹽除磷吸附劑及其制造方法

有效

• 申請號: 201110257125.9
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102423695A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 祝光富;黃少斌;吳文清;張瑞峰;孫立波;彭賢賓
• 申請（專利權）人: 廣東上九生物降解塑料有限公司;華南理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 羅曉聰

技術領域

本發明涉及水處理領域，具體涉及一種可以有效除磷及脫氮、去油、吸附有機物等多功能的環保的可完全降解的秸稈纖維素-聚羥基鋁鹽除磷吸附劑，同時還涉及該吸附劑的制造方法。

技術背景

水處理行業中的許多水處理藥劑所采用的材料為多孔吸附材料，多孔吸附材料因具有化學穩定、能耐酸堿、耐高溫等特點，廣泛用于氣體分離、溶劑回收及飲用水的凈化、環境保護、食品工業等方面。目前，生產多孔性吸附材料的原料主要有木質、煤質和其他含碳原料，其中以木質原料最好。由于經濟的發展，多孔吸附材料的用量越來越大，木質材料日趨緊張，為此人們正迫切尋找替代資源。同時，現行業中的許多水處理藥劑還可能產生對環境有害的二次污染物質，這無疑對環境保護以及可持續發展帶來不利的影響。

我國秸稈資源非常豐富，每年產量達數億噸，然而這豐富的秸稈資源在我國的利用率非常低。秸稈纖維是地球上巨大的再生性生物高分子資源，秸稈纖維資源化利用，開發環境友好的綠色產品，已成為環境綠色高技術研究與開發中的熱點領域。

目前針對秸稈材料的改性方法有：水解、接枝共聚、醚化以及酯化作用等。在酸性或堿性條件下發生水解作用，有效地破壞高分子鏈間相互作用，并利用溶解性差別，可將纖維素、半纖維素以及木質素等分離開來。此外，在較強酸堿性條件水解反應使得秸稈材料發生降解，破壞了原有的有序結構，活化了分子鏈上羥基等基團，從而易于進一步通過接枝、醚化以及酰化等大分子改性方法，將不同功能基團接在秸稈材料上，提高其應用性能。秸稈改性材料在水處理中主要用于染料污水、含重金屬離子污水、含油性物質污水、市政污水、制革污水、以及高濃度硝酸鹽污水等，但是用于除磷方面的研究還比較少。

在我國，大部分河流和湖泊都處于半富營養化或營養化狀態。富營養化是一種氮、磷等植物營養物質含量過多所引起的水質污染現象。富營養化污染嚴重破壞了水體生態環境，威脅水生生物的生存和人類健康，水體富營養化已成為當今世界面臨的重大環境問題。除磷的方法主要分為吸附法、生物法、化學沉淀法和生態法。吸附法除磷是最近研究較多的一種比較實用的廢水處理技術，利用吸附劑優越的表面性能(比表面積大、孔隙率高)和特殊的電化學性質(極性強、表面有極性團和金屬離子)，既可以處理低濃度的含磷廢水，也可以處理高濃度的含磷廢水，而且可以回收磷，變廢為寶，大廢水處理領域是目前備受關注的含磷廢水處理技術，但是上述方法加工工藝復雜，成本高，而且效果一股。因此，尋找高效且廉價可行的水體磷污染防治方法是一項十分緊迫的重要任務。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可有效除磷及脫氮、去油、吸附有機物等多功能的可完全降解的秸稈纖維素-聚羥基鋁鹽除磷吸附劑及其制造方法，其采用物理化學方法結合的生產工藝，不使用有機溶劑，加工工藝簡單，節約成本，且制造過程不會對環境造成污染，具有更強的吸附性；使用后可以完全降解，不會造成二次污染。

為實現上述目的，采用下述技術方案：一種可完全降解的秸稈纖維素-聚羥基鋁鹽除磷吸附劑，包含下列原料：秸稈、1.0％HCl溶液、50％AlCl₃溶液和用來調整鹽基度的鹽基度調整劑。

進一步而言，上述技術方案中，所述的秸稈包括：小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗中的一種或幾種。

進一步而言，上述技術方案中，所述的鹽基度調整劑是CaCO₃或鋁粉。

進一步而言，上述技術方案中，所述的可完全降解的秸稈纖維素-聚羥基鋁鹽除磷吸附劑的制造方法，其工藝流程如下：

(1)前處理：將秸稈進行洗凈、風干、切片、粉碎處理，制成粒徑1mm以下的秸稈粉料。

(2)預處理：對秸稈粉料進行酸液-超聲波處理，其方法包括：將1.0-1.5％HCl溶液噴灑在秸稈粉料上，攪拌溶解，然后轉移到三口瓶中常溫下攪拌水解15-20min，再升溫攪拌100-120min，最后用超聲波輔助攪拌40-50min；其中，固液體積比為1∶1，溫度70-90℃，攪拌速度170-200r/min，超聲波功率800-1200W。

(3)洗凈：將預處理的料液冷卻，然后用自來水清洗2遍后過濾。

(4)反應：將呈弱酸性的秸稈粉料與AlCl₃按1∶3混合，再加入10-20mL?5％HCl溶液混合，充分攪拌后放置12h，然后加入一定比例的鹽基度調整劑，將混合液放入微波爐中活化反應；其中，AlCl₃質量分數為50％，微波功率460-640W，輻射時間10-20min，鹽基度調劑為CaCO₃或者鋁粉。