[發明專利]一種季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑及制備與應用

有效

• 申請號: 201810876241.0
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109046264B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 朱思明;劉強;俞雪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于吸附材料領域，公開了一種季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑及制備與應用。將預處理后的干燥甜菜粕進行超微粉碎，過篩，然后加入到四丁基溴化銨溶液中進行攪拌改性處理，產物經洗滌、干燥，得到所述季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑。將季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑加入到含陰離子染料或無機陰離子的廢水中混合攪拌，在20～60℃及pH為2～6的條件下吸附50～150min，分離吸附劑后得到脫色水體，分離后的吸附劑可浸泡于NaCl溶液中再生。本發明的吸附劑在整個除色過程簡單易行，除色效率高，再生效果好。

技術領域

本發明屬于吸附材料領域，具體涉及一種季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑及制備與應用。

背景技術

來自紡織、印染、皮革和塑料等不同行業的廢水中含有許多不同人工合成染料。微量的染料便可使水產生高度可見的顏色，由于人工合成的染料具有致癌性和誘變性，低濃度的染料便會對水生生物和食物鏈造成影響。合成染料所擁有的芳香結構具有物理化學、熱和光學穩定性，這些特性使得合成色素難于被生物降解，以及對這些染料的處理帶來了一些困難。因而，尋求一種合適的處理方法勢在必行。

近年來，多種應用于染料廢水處理的方法被相繼使用，例如吸附法、反滲透法、化學氧化法、生物處理法、光降解法和絮凝法等。在眾多染料處理方法中，由于吸附法的簡單高效以及生物質吸附劑的來源廣泛，使得生物質吸附法備受歡迎。活性炭是在廢水處理中最受歡迎的吸附劑，但是由于它的價格高以及再生和后處理難度大，使得其使用范圍受到了限制。因此開發一種價格低、易獲得、效率高的吸附劑顯得尤為重要。許多非常規吸附劑如甘蔗渣、稻米殼、棕櫚纖維、天然粘土礦物和玉米芯等，均被用于染料的吸附研究。然而，由于染料結構中具有陰離子表面以及疏水結構，使得其中一些吸附劑對染料色素的去除效果并不佳，因此需要尋求一種更為有效的除廢水染料的吸附劑。

甜菜粕是生產甜菜糖的副產物，甜菜粕含纖維約80％，包括果膠、纖維素、半纖維素和木質素等，富含羰基、羥基和羧基，作為死細胞生物吸附劑，有良好的重金屬絡合能力，可用于水體中重金屬如Cu²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺的吸附治理，且多用于二價重金屬離子的吸附治理。為提高甜菜廢粕的吸附能力，甜菜粕也可經過結構修飾后用作生物吸附劑。如甜菜粕的堿處理或皂化處理，堿和檸檬酸復合處理，磷酸活化后高溫碳化、鹽酸、氫氧化鈉和環氧氯丙烷處理，制備脫乙酰果膠并制作吸附劑，醛和酸混合處理，裝填氫氧化鐵，直接制作活性炭，甲醛或環氧氯丙烷處理，鋯填充甜菜粕，磷酸酯化處理和果膠脫酯處理等。

現有甜菜粕用作吸附劑均為處理金屬陽離子的文獻報道，而對甜菜粕進行改性后用于陰離子染料或無機陰離子的吸附尚未見報道。總結而言，甜菜粕作生物吸附劑的結構修飾，還存在問題包括：(1)未考慮生物吸附劑的再生和循環使用；(2)在功能性官能團引入方面，對高價官能團引入或甜菜粕的多重修飾或針對特定吸附質特異性修飾關注不多；(3)在甜菜粕的骨架結構的物理穩定性關注或報道不多。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺點和不足，本發明的首要目的在于提供一種季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑的制備方法。本發明方法通過四丁基溴化銨溶液對甜菜粕進行改性處理，對甜菜粕進行特異性修飾，提高甜菜粕骨架結構的物理穩定性和循環使用性能。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑。

本發明的再一目的在于提供上述季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑在廢水中陰離子染料或無機陰離子去除中的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑的制備方法，包括如下制備步驟：

將預處理后的干燥甜菜粕進行超微粉碎，過篩，然后加入到四丁基溴化銨溶液中進行攪拌改性處理，產物經洗滌、干燥，得到所述季銨鹽改性甜菜粕生物吸附劑。