[發(fā)明專利]一種改性甘蔗渣及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010419172.8
• 申請(qǐng)日: 2020-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN111420975B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐建明;劉國(guó)飛;戴中民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B09B3/00
• 分類號(hào): B09B3/00;B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京睿智保誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 王燦

本發(fā)明屬于有機(jī)生物質(zhì)材料改性技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種改性甘蔗渣的制備方法，將甘蔗渣順次進(jìn)行預(yù)處理、酯化反應(yīng)和磁化反應(yīng)，在酯化反應(yīng)中，有機(jī)酸不僅接枝到了預(yù)處理甘蔗渣的表面，還引入了新的羧基官能團(tuán)，增加了對(duì)金屬離子的吸附能力；磁化反應(yīng)時(shí)，將Fe₃O₄粒子引入了酯化甘蔗渣的表面，使得酯化甘蔗渣的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng)，通過磁性，易于從復(fù)雜體系中分離。本發(fā)明還提供了所述制備方法得到的改性甘蔗渣，改善了甘蔗渣的結(jié)構(gòu)，提高了對(duì)重金屬離子的吸附能力。本發(fā)明還提供了所述甘蔗渣在重金屬離子吸附中的應(yīng)用，為重金屬離子的去除帶來了新的方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)生物質(zhì)材料改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改性甘蔗渣及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，水體生態(tài)系統(tǒng)中的重金屬污染因其對(duì)環(huán)境和人類健康的高風(fēng)險(xiǎn)，正成為世界范圍內(nèi)的一個(gè)重要環(huán)境問題。它們進(jìn)入人體后會(huì)對(duì)人體重要器官造成嚴(yán)重?fù)p害。近年來，由于生物質(zhì)來源的吸附材料對(duì)環(huán)境更友好，因此其在生物吸附中的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)。

有機(jī)廢物是農(nóng)作物收獲或食品加工的副產(chǎn)品，是除傳統(tǒng)吸附劑外的一種很有前途的重金屬吸收替代品。甘蔗渣是典型的農(nóng)業(yè)廢棄物代表，由纖維素(40-50％)、半纖維素(25-30％)和木質(zhì)素(20-25％)組成。甘蔗渣可以吸附重金屬，阻止重金屬向生物遷移。但是，天然甘蔗渣對(duì)重金屬的吸附能力普遍較低，降低了利用效率；且容易被微生物分解，對(duì)環(huán)境造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種改性甘蔗渣并應(yīng)用到吸附重金屬離子中。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種改性甘蔗渣的制備方法，包含以下步驟：

(1)將甘蔗渣在混合溶液中進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理甘蔗渣；

(2)將預(yù)處理甘蔗渣、堿性酸式鹽和有機(jī)酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到酯化甘蔗渣；

(3)將酯化甘蔗渣、鐵溶液和堿性溶液進(jìn)行磁化處理，得到改性甘蔗渣。

作為優(yōu)選，所述步驟(1)中混合溶液包含堿性化合物、過氧化氫和水；所述堿性化合物為氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化鈣中的一種或幾種；所述堿性化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～5％，所述過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～4％，余量用水補(bǔ)足；所述甘蔗渣和混合溶液的用量比為1g：(20～30)mL。

作為優(yōu)選，所述步驟(1)中的預(yù)處理在攪拌條件下進(jìn)行，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為300～500rpm，所述預(yù)處理的溫度為20～30℃，所述預(yù)處理的時(shí)間為3～5h。

作為優(yōu)選，所述步驟(2)中堿性酸式鹽為碳酸氫鈉、磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉中的一種或幾種；所述有機(jī)酸為檸檬酸、琥珀酸和乙二胺四乙酸中的一種或幾種；所述預(yù)處理甘蔗渣、堿性酸式鹽和有機(jī)酸的用量比為1g：(0.2～0.6)g：(25～35)mL。

作為優(yōu)選，所述步驟(2)中酯化反應(yīng)包含順次進(jìn)行的兩步酯化反應(yīng)，所述第一步酯化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為50～70℃，所述第一步酯化反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為20～28h，所述第二步酯化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為80～120℃，所述第二步酯化反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為2～6h。

作為優(yōu)選，所述步驟(3)中鐵溶液中鐵離子的濃度為0.1～0.5mol/L；所述鐵溶液中包含二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子；所述酯化甘蔗渣和鐵溶液的用量比為1g：(40～60)mL。

作為優(yōu)選，所述步驟(3)中堿性溶液包含氫氧化鈉溶液和/或氫氧化鉀溶液，所述堿性溶液的濃度為2～6mol/L。

作為優(yōu)選，所述步驟(3)中磁化反應(yīng)在攪拌條件下進(jìn)行，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為300～500rpm，所述磁化反應(yīng)的時(shí)間為0.5～1.5h；所述磁化反應(yīng)的溫度為60～80℃。