[發(fā)明專利]一種TEMPO氧化修飾秸稈纖維材料及制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110394751.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN113083246B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭劉春;余華儉;邱燚權(quán);謝雯雯;張孟澤;卓冬茹;魏宏波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/24
• 分類號(hào): B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30
• 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)明屬于環(huán)境修復(fù)與污染治理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種TEMPO氧化修飾秸稈纖維材料及制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明利用成本低、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)廢棄物玉米秸稈，通過TEMPO氧化修飾，增加了材料的比表面積和孔容積，并且引入含氧官能團(tuán)羧基，從而提高了材料的吸附量。本發(fā)明的材料具有價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、材料性質(zhì)穩(wěn)定、綠色環(huán)保和可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，其對(duì)Cd和Cd?CA絡(luò)合物均展現(xiàn)出較好的吸附效果和吸附穩(wěn)定性，在pH值為7時(shí)，TEMPO氧化修飾秸稈纖維材料對(duì)于Cd和Cd?CA絡(luò)合物的吸附量分別可達(dá)12.89和13.10mg/g。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境修復(fù)與污染治理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種TEMPO氧化修飾秸稈纖維材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

重金屬是一種常見的污染物，它的主要來源有采礦、電鍍、冶煉等人類活動(dòng)。由于重金屬的不可降解性，因此被排放的重金屬會(huì)逐漸在水環(huán)境中積累，隨著食物鏈被富集到人體內(nèi)，從而導(dǎo)致人體肝臟、腎臟等器官的損傷，甚至引發(fā)癌癥和死亡。有機(jī)酸在自然水體中廣泛存在，它的主要來源有植物根系和土壤有機(jī)物的分泌、動(dòng)植物殘?bào)w的分解和微生物的合成。其中，分為小分子量有機(jī)酸(如檸檬酸和丙酸)和大分子量有機(jī)酸(如富里酸和腐殖酸)。

然而在天然水體中，重金屬和有機(jī)酸并不是單一存在的，而是相互影響，相互作用。在水體中，有機(jī)酸極易與重金屬進(jìn)行絡(luò)合形成可溶性絡(luò)合物，不僅降低重金屬的去除效果影響其遷移轉(zhuǎn)化，而且還會(huì)增強(qiáng)重金屬的毒性。由此可見，亟需一種高效的去除方法來處理重金屬復(fù)合污染的問題。

目前針對(duì)重金屬與有機(jī)酸絡(luò)合物的去除方法有高級(jí)氧化法、膜處理、生物處理法、電化學(xué)法等，但是這些方法往往存在成本高、設(shè)備復(fù)雜和實(shí)際應(yīng)用困難等弊端。近年來，吸附法因其操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉而受到廣泛關(guān)注，其中常用的吸附材料有樹脂、活性炭、碳納米管、石墨烯、天然礦石等，它們往往存在價(jià)格過高、難以再生和吸附容量低等缺點(diǎn)。

目前，現(xiàn)有技術(shù)提供的吸附劑通常對(duì)重金屬有優(yōu)異的吸附性能，但僅是對(duì)于重金屬的吸附，并不涉及對(duì)于重金屬與有機(jī)酸絡(luò)合物的去除。例如，發(fā)明專利CN111298777A以及CN112237904A公開了一種改性玉米秸稈，其均對(duì)重金屬鎘以及鎘和抗生素混合污染物有良好的吸附性能，但并未用于處理重金屬有機(jī)酸復(fù)合污染物。因此，亟需開發(fā)一種對(duì)重金屬有機(jī)酸復(fù)合污染物有優(yōu)異吸附效果的吸附材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能高效吸附重金屬和重金屬-有機(jī)酸絡(luò)合物的吸附材料，以解決現(xiàn)有技術(shù)制備的吸附材料不能用于重金屬-有機(jī)酸絡(luò)合物的吸附。本發(fā)明利用成本低、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)廢棄物玉米秸稈，通過TEMPO氧化增加材料的比表面積和孔容積，并且引入含氧官能團(tuán)羧基，從而提高了其對(duì)重金屬和重金屬-有機(jī)酸絡(luò)合物的吸附容量。

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TEMPO氧化修飾秸稈纖維材料，由包含以下的原料制備而成：

玉米秸稈、磷酸鹽緩沖液、TEMPO、亞氯酸鈉、二氯異氰尿酸鈉；

其中，所述玉米秸稈的質(zhì)量和TEMPO的物質(zhì)的量之比為1～2g：0.1～0.5mmol；所述TEMPO、亞氯酸鈉和二氯異氰尿酸鈉物質(zhì)的量之比為1～5：120～130：50～60；所述玉米秸稈的質(zhì)量和磷酸鹽緩沖液的體積比為1～2g：100～200mL。

優(yōu)選的，在上述一種TEMPO氧化修飾秸稈纖維材料中，所述磷酸鹽緩沖液的pH值為6.5～7。

本發(fā)明還提供了一種TEMPO氧化修飾秸稈纖維材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將玉米秸稈粉碎；

(2)將步驟(1)所述粉碎后的玉米秸稈利用TEMPO氧化修飾；

(3)利用乙醇終結(jié)步驟(2)所述氧化修飾反應(yīng)，并水洗，得到TEMPO氧化修飾玉米秸稈；