[發明專利]一種具有快速吸附重金屬離子的改性木粉的制備方法

在審

• 申請號: 201810340623.1
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108607515A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 計勇;溫英英;張世鋒;張潔;王開立;肖麗英;羅吉祥
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院;北京林業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/22
• 代理公司: 南昌華成聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 36126
• 代理人: 黃晶

一種具有快速吸附廢水中重金屬離子功能的改性木粉的制備方法，首先用次氯酸鈉處理木粉部分去除木粉中的木質素成分，提高木粉孔隙率和比表面積以提供更多的吸附位點；然后利用多巴胺和聚乙烯亞胺將大量的氨基基團接枝在木粉上，通過氨基和重金屬離子的螯合能力來提高木粉的吸附性能。本發明所述方法制備出的木粉具有快速吸附廢水中鉻離子和鉛離子的能力，在鉻離子含量為0.05mg/ml的100ml廢水中、改性木粉添加量為1g、酸堿度為1的條件下，該木粉在3h可吸附4.95mg鉻離子，去除率達99％。在鉛離子含量為0.1mg/ml的100ml廢水中、木粉添加量為1g，該木粉在3h可吸附9.37mg鉛離子，去除率達93.7％。此外，本發明涉及到的改性木粉，其制備工藝簡單、價格便宜、吸附速度快、吸附能力較強。

技術領域

本發明涉及木材技術領域，尤其涉及一種工業廢水中重金屬離子快速吸附用材料及其制備方法。

背景技術

重金屬不同于一般的有機污染物，它毒性大、難治理、不可降解，且毒性長期存在，對人體和其他生物具有嚴重的潛在危害。近年來，含重金屬的工業廢水排放量激增，使水體遭受嚴重的污染。目前來講，對廢水中重金屬離子的去除，常規的處理方法包括：混凝沉淀法、化學沉淀法、離子交換法、膜分離技術和吸附法等。其中吸附法具有去除效率高、操作簡單、可再生，環保等優點，引起了眾多研究者的關注。

目前使用最為廣泛的吸附材料是活性炭，活性炭發達的孔隙結構、極大的比表面積賦予了其超強的吸附能力。但是，活性炭吸附存在很多問題：成本高、選擇吸附能力差、難以回收重新利用、制備能耗大等，極大地限制了活性炭作為吸附材料在廢水中吸附重金屬離子的大規模應用。為了解決以上問題，急需開發一種制備工藝簡單、價格便宜、吸附速度快、吸附能力強，且能夠循環利用安全無毒的新型吸附材料。

木粉是木材工業領域價格低廉的副產品，含有纖維素、半纖維素和木質素三大主要化學成分，分子結構中含有大量的羥基、羰基、羧基、甲氧基等含氧官能團，另外木粉作為一種天然的多孔性高分子材料，具備從微孔(<2nm)到大孔(>50nm)的多尺度孔隙結構，因此可以作為吸附材料的理想基質。

有研究表明，通過與商業活性炭顆粒進行對比，發現木粉雖然比表面積較小，顯示出較低的吸附能力，但木粉具有較快的吸附速率。同時，如果按照單位比表面積計算，木粉的吸附能力是商業活性炭的32倍，表明木粉表面反應活性高于活性炭。木粉的這種快速吸附能力對提高污染物吸附效率、減少處理時間、降低處理成本具有巨大的潛在優勢。木粉的網狀結構和內部較多的孔隙對木粉的吸附性能具有較大影響。木粉的分子結構中存在大量的羥基、醚鍵等含氧官能團，豐富的孔隙結構能夠為吸附提供較多的活性位點，從而提高了吸附速度。

另外，與其他吸附材料相比，木粉屬于生物質資源，具有價格低廉、來源廣泛、可再生以及可生物降解等特點，基于木粉及其相關產物的研究隨著新材料技術、新能源技術等高新技術的飛速發展向高附加值、精深加工、定向轉化、功能化、環境友好化等方向轉變，具有深遠的意義和廣闊的應用前景。因此，利用木粉制備水體中重金屬離子吸附材料，不僅能解決成本問題，還能避免制備過程中高能耗和污染問題，滿足節約成本和節能環保的要求，達到“以廢治廢”的目的，有利于工業化生產的應用。

然而，木粉的孔徑較小，存在孔膜，且孔內有一些膠狀物質，導致其比表面積并不高，吸附能力較低，因此，有關木粉用于吸附的報道并不多，為提高木粉的吸附效果，對其進行前期擴孔處理以增加比表面積，以及后期進行化學改性處理以改變其極性是一種可行的方法。因此，利用木粉制備新型功能性吸附材料，能夠體改木粉附加值和實現資源高值化利用，另外，還可以為水環境中重金屬治理提供新技術，具有重要理論和現實意義。

發明內容

本發明針對上述不足，提供一種能夠在廢水中快速吸附重金屬離子的木粉及其制備方法。

本發明通過下述技術方案予以實現：