[發明專利]一種微波、光波和超聲波協同催化制備半纖維素基重金屬離子吸附劑的方法

有效

• 申請號: 201210382599.0
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN103007890A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 宋雪萍
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 劉小萍

技術領域

本發明涉及半纖維素的改性領域，具體是一種微波、光波和超聲波協同催化制備半纖維素基重金屬離子吸附劑的方法

背景技術

資源的枯竭、環境的惡化對人類經濟可持續發展構成嚴重的威脅。隨著經濟的迅速發展，人們使用金屬離子的種類和數量越來越多，因此造成:一方面許多金屬的存在指數很小，價格越來越高，另一方面，與廢水一起排放的有毒金屬又污染環境，對人類的自身安全產生持久地威脅。因為它們一旦進入環境后，不僅不能像有機物那樣被生物所降解，而且往往參與食物鏈循環，并最終在生物體內蓄積，破壞生物體正常的生理代謝活動，危害人體健康。隨著現代工業的飛速發展,含有重金屬離子的工業廢水的排放,嚴重污染了環境,危害人體健康,因此廢水中重金屬離子的移除及貴重金屬離子的回收對于可持續發展顯得越來越重要。

半纖維素為植物纖維物質三大主要成份之一,其含量僅次于纖維素。半纖維素吸附劑由于其取自于農林業副產品中，使其兼具有環保可再生性，成為未來高分子吸附劑發展的重要趨勢之一。為了繼續豐富半纖維素吸附劑的功能，增強纖維素吸附劑在工業上的可操作性。半纖維素吸附劑預計將有以下發展趨勢:(1)通過對半纖維素吸附劑合成的研究，得到更加經濟的合成方法，降低半纖維素吸附劑的成本；(2)通過將新的官能團或者同時將不同的官能團加載到半纖維素上，使得半纖維素吸附劑具有新的功能或具有多種的復合功能；(3)根據工業上的具體操作需要合成不同粒徑的機械性能好的球形半纖維素吸附劑以利于半纖維素在工業上的更廣泛的應用。

半纖維素和纖維素一樣，主鏈和側鏈上都含有大量的自由羥基，而這些羥基則是化學改性的理想基團。通過接枝共聚物的方式，將彼此不相溶的兩種大分子通過主鏈與支鏈的化學連結形成聚合物，是多糖的化學改性的重要方法之一，不僅可以改進多糖的性質，而且可以引進新的功能基團。在引發劑的作用下，半纖維素大分子鏈上自由羥基能夠與單體發生接枝聚合。半纖維素的接枝共聚物既有半纖維素固有的優良特性，又具有合成聚合物支鏈賦予的新特性。根據半纖維素基吸附材料的不同用途，可以接枝具有不同吸附功能基團的單體。

微波是指頻率范圍在0.3-300GHz之間的電磁波，相應的波長在lcm-lm。微波中電場成分主要通過偶極極化和離子傳導作用兩種方式實現能轉化為熱能。偶極極化機理:在微波照射下，具有偶極矩的分子由于分子內電荷分布不平衡，在微波場中能迅速吸收電磁波的能量，通過分子偶極作用以每秒4.9X10⁹次的快速振動，分子偶極的振動盡力同磁場振動相匹配，但分子偶極的振動又往往滯后于磁場，物質分子吸收電磁能以每秒數十億次的高速振動而產生熱能。離子傳導機理:在微波場中離子化合物隨微波場快速振動，將微波轉化為熱能。

光波在加熱原理上和微波完全不同，微波是由普通的磁控管發射微波來完成，而光波由光波迅速致熱，光波和微波協同發生催化和加熱的作用，能加快反應速率，提高反應效率。光波是通過遠紅外發熱原理加熱的，可在數秒內產生600℃-700℃的高溫然后通過聚能反光材料，將所有光能聚結在一起，從而達到加熱的目的，光波爐冷卻速度也快，加熱效率更高。

超聲波同光波一樣，能反射、折射和散射，也能進行聚焦，同時也遵守幾何光學定律。一般來說，超聲波的頻率越高，波長越短，其性質和光波的性質就越相似。因此，在超聲化學中可以像光化學中一樣，選擇不同波長或頻率的超聲波來促進或激發不同的化學反應，提高化學反應的速率、產率和選擇性。超聲波比聲波在介質中吸收要大得多，因而，超聲波比聲波在介質中的傳播距離則要短的多。超聲波的頻率越高，其吸收就越強，傳播的距離則越短。一般的講，超聲波在不同介質中的吸收大小次序是:在氣相中最強，液相中次之，固相中最弱。因此，超聲波在氣相中所能傳播的距離最短，液相中次之，固相中最遠。超聲波的頻率比普通聲波的頻率高很多，這是超聲波在眾多領域中能夠獲得廣泛應用的重要原因之一。超聲波的巨大機械能量可以使介質的質點產生極大的加速度，當超聲波作用于水時，水分子所能獲得的加速度可比重力加速度大幾十萬倍乃至幾百萬倍，如此巨大的加速度能使水分子產生急速運動，以至破環其分子結構，發生化學反應。

目前為止，尚未見有利用微波、光波和超聲波協同催化制備半纖維素基重金屬離子吸附劑方法的相關報導。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種微波、光波和超聲波協同催化制備半纖維素基重金屬離子吸附劑的方法，該方法不僅能保留半纖維素本身的優越性質，同時使其具有可吸附重金屬離子的性質。

本發明以如下技術方案解決上述技術問題：