[發明專利]一種三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附劑的制備

有效

• 申請號: 201610807232.7
• 申請日: 2016-09-07
• 公開（公告）號: CN106311187B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 李慧芝;李曉峰;楊秋蘋
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業)37240
• 代理人: 李茜

技術領域

本發明涉及一種生物磁性吸附劑的制備方法，特別涉及一種三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附劑的制備方法及對砷吸附的應用技術，屬于再生資源化利用及環境與化學技術領域。

背景技術

近年來，砷污染已成為一個嚴重的環境問題，影響著世界很多國家，例如中國、加拿大、美國、孟加拉國、印度、墨西哥等。砷污染主要起源于自然活動（例如氧化性天氣和地球化學反應）及人類活動。砷主要以三價和五價的無機鹽AsO₂^-和AsO₄^3-形式存在。砷具有很高的毒性，被稱為“第一類致癌物”。砷的攝取會導致皮膚癌、肺癌、肝癌、腎癌、膀胱癌等，還會引起高血壓及心血管疾病。因此，世界衛生組織（WHO）規定飲用水中的砷含量不得高于0.01mg/L。很多方法可以除砷，例如化學沉積法、離子交換法、吸附法、膜工程法、電化學法、絮凝法及石灰法，其中，吸附法因為吸附劑的多樣性，可實現高效、低成本而被廣泛應用。可用作吸附劑的材料有活性炭、殼聚糖、活性鋁、粉煤灰、骨碳等。理想的除砷吸附劑應該是既高效，又廉價，并且可以同時除三價砷和五價砷，不需要提前氧化三價砷。纖維素是世界上最豐富的可再生資源，不僅廉價，還富含羥基，可以通過多種化學反應（例如酯化、醚化、接枝）來改性，若能在纖維素纖維表面修飾胺基，胺基在水中可以質子化為胺根正離子，這樣通過靜電相互作用就可以吸附水中有害陰離子AsO₂^-和AsO₄^3-。

在水處理過程中，吸附劑利用其豐富的結構、比表面積加之通過表面各種活性基團與吸附質的相互作用，從液相中萃取出污染物，從而達到水質凈化的作用。其中，吸附法與其他工藝相比優勢在于能夠處理生物法難以處理的金屬離子、難降解有機物及一些陰離子污染物。但與此同時，吸附法也存在許多不足之處，其中吸附劑的固液分離困難一直是阻礙吸附技術進步的一大問題，因而近年來許多學者致力于研究磁性吸附劑并應用于水體中污染物質的去除。研究可知，在外加磁場的幫助下，磁性吸附劑能夠快速實現固液分離，并同時擁有高速的傳質速率和良好的接觸效率，因而可在很大程度上可以解決傳統吸附法所面臨的問題。

椰子皮，是椰子樹的果實外殼的皮，是由外層為纖維的殼組成的，提供椰子皮纖維和內含可食厚肉質的大堅果，產于熱帶地區。椰子皮的含有豐富的纖維，纖維很長、強度大，是十分寶貴的生態資源之一，是一種可再生資源，是十分珍貴的長纖維原料，通常椰子皮都作為廢棄物丟掉。這種天然高分子材料應用制作吸附具有天然、綠色、可生物降解、機械強度大、抗腐蝕能力強等特點，國外對椰子皮化學改性和吸附性能的研究未見報道。

本申請將天然高分子的椰子皮纖維磁化后，采用三聚氰胺改性磁性椰子皮作為吸附劑吸附分離砷，使其即具有磁性吸附劑的特性，又具有天然高分子特性，同時還具有特殊活性基團的選擇性。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附劑的制備方法，獲取的一種三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附劑對水體系中砷的進行吸附分離。

本發明的目的通過以下技術方案實現。

一種三聚氰胺改性磁性椰子皮吸附劑的制備方法，其特征在于，該方法具有以下工藝步驟：

（1）椰子皮預處理：將椰子皮按固液比為1g∶15~20mL浸泡在2mol/L的氫氧化鈉溶液中，室溫浸泡4~6 h，再煮沸30min，冷卻后用去離子水洗滌至中性，固液分離，干燥，得到預處理椰子皮；

（2）氧化椰子皮制備：在反應器中，按如下組成質量百分濃度加入，濃硫酸：18~25%，去離子水：58~65%，攪拌均勻，冷至室溫，質量百分濃度為30%雙氧水：4~8%，混勻，再加入預處理椰子皮：8~15%，各組分之和為百分之百，室溫浸泡6 h，再煮沸10min，冷卻后用去離子水洗滌至中性，固液分離，干燥，得到氧化椰子皮；

（3）磁性椰子皮制備：在反應器中，按如下組成質量百分濃度加入，乙醇：55~62%，納米Fe₃O₄磁性微粒：4~10%，硬脂酸銨：0.5~2.0%，γ―氨丙基三乙氧基硅烷：18~24%，超聲分散成懸濁液，加入氧化椰子皮：10~15%，各組分之和為百分之百，溫度升至65±2℃恒溫、攪拌、回流反應4~6h，反應結束后，冷至室溫，固液分離，洗滌，干燥，得到磁性椰子皮；