[發(fā)明專利]基于黃芪廢渣的多孔水凝膠吸附劑的制備方法及其應(yīng)用

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• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112934205A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅金明;邱志遠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);湖南大學(xué)
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 湖南科云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43253
• 代理人: 何方

本發(fā)明公開了一種基于黃芪廢渣的多孔水凝膠吸附劑的制備方法，包括：以中藥黃芪廢渣為前驅(qū)體，經(jīng)過NaClO₂漂白、KOH堿洗、高功率超聲，得到均勻分散的纖維素納米纖維前驅(qū)液；將纖維素納米纖維前驅(qū)液加入到N?N’亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯酸以及過硫酸銨的混合液中，搖勻，置于預(yù)定溫度中進行聚合反應(yīng)，形成塊狀凝膠；將塊狀凝膠洗凈后置于含環(huán)氧氯丙烷的二甲基亞砜溶液中反應(yīng)，將反應(yīng)后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至含三乙烯四胺的氫氧化鈉水溶液中反應(yīng)，最終得到胺基功能化修飾的多孔水凝膠吸附劑。本發(fā)明將中藥廢渣資源化利用，合成制備的凝膠吸附劑能夠進一步應(yīng)用于對重金屬的吸附去除，吸附性能優(yōu)異，成本低廉，穩(wěn)定性強、抗離子干擾能力強，重復(fù)利用性良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于重金屬廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于黃芪廢渣的多孔水凝膠吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

中國擁有多種多樣的大型礦產(chǎn)資源，已探明的礦產(chǎn)種類達171種，儲量占世界礦產(chǎn)資源總量的12％。此外，中國是全球最大的金屬/類金屬生產(chǎn)國和消費國之一，例如銻(Sb)，鐵 (Fe)，鉛(Pb)，錳(Mn)，錫(Sn)，鎢(W)和鋅(Zn)。目前一些常規(guī)的物理化學(xué)處理技術(shù)容易產(chǎn)生大量廢棄底泥，造成二次污染，且容易二次擴散至環(huán)境中，不能徹底根治水體中的重金屬污染。因此發(fā)展一種綠色、簡單、有效、經(jīng)濟的處理方法勢在必行。

吸附技術(shù)作為一種簡單、高效且易操作的水處理技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于重金屬的去除。吸附劑表面具有豐富的官能團(如-OH，-NH₂和-COOH)，為重金屬的吸附提供了豐富的吸附位點，能夠有效地將重金屬吸附在吸附劑表面，從而有效的實現(xiàn)了重金屬在水體中的去除。目前，已報道的吸附劑中，納米吸附劑表現(xiàn)出對重金屬優(yōu)異的吸附性能，但是其得率低，難分離，成本高，嚴重的限制了納米吸附劑在實際工程中的應(yīng)用前景。而碳基吸附劑(如活性炭)對重金屬的吸附能力較弱，不能有效的應(yīng)用于重金屬的去除。因此，尋找一種優(yōu)良的吸附劑勢在必行。在實現(xiàn)資源化回收廢棄物的同時合成對重金屬具有高效吸附能力的吸附劑顯得尤為重要。

中國作為世界中藥生產(chǎn)和使用大國，每年廢棄藥渣的排放量高達3000萬噸，是傳統(tǒng)中藥企業(yè)的重要固體廢棄物之一。中藥渣含水量較高且極易腐爛變質(zhì)，主要處理方式是焚燒、填埋等傳統(tǒng)方法，對中藥渣廢棄物的資源化的報道較少。近年來，以黃麻、淀粉、腐殖酸等為前驅(qū)體的水凝膠吸附劑已有報道，對重金屬吸附表現(xiàn)出優(yōu)良的吸附性能，該方法為中藥廢渣處置和資源化利用提供了有效途徑，同時制備得到的水凝膠吸附劑能有效解決水體中重金屬污染問題。以上述原料(即黃麻、淀粉、腐殖酸)為前驅(qū)體制備的水凝膠吸附劑的過程通常采用一步堿溶法，即通過簡單地堿/尿素體系即可將黃麻、淀粉、腐殖酸等原料進行溶解，然而，一步堿溶法對于難溶原料，如中藥黃芪廢棄廢渣的溶解效果十分有限，很難將其有效溶解從而得到多孔水凝膠吸附劑材料所必需的纖維素前驅(qū)液，從而極大的影響了后續(xù)的交聯(lián)過程，不利于凝膠體系的建立，故而無法進一步合成多孔水凝膠吸附劑材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于黃芪廢渣的多孔水凝膠吸附劑的制備方法及其應(yīng)用，以中藥渣廢棄物資源化為初衷，用中藥渣廢棄物為前驅(qū)體合成一種能夠高效穩(wěn)定吸附重金屬的凝膠吸附劑，該凝膠吸附劑對多種重金屬表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能，穩(wěn)定性強，重復(fù)利用效果良好，價格低廉易得，容易分離，無二次污染，且能夠快速高效地去除廢水中的重金屬，具有十分巨大的應(yīng)用潛力和前景。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種基于黃芪廢渣的多孔水凝膠吸附劑的制備方法，包括：

以中藥黃芪廢渣為前驅(qū)體，經(jīng)過NaClO₂漂白、KOH堿洗、高功率超聲，得到均勻分散的纖維素納米纖維前驅(qū)液；

將纖維素納米纖維前驅(qū)液加入到N-N’亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、丙烯酸以及過硫酸銨 (APS)的混合液中，搖勻，置于預(yù)定溫度中進行聚合反應(yīng)，形成塊狀凝膠；