CN102989422A

CN102989422A - 一种去除水中磷酸根的复合吸附材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102989422A
Application number: CN2012103221651A
Authority: CN
Inventors: 雷春生; 陈蓉蓉; 雷思宇
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明公开了一种利用改性麦草秸秆阴离子负载在蛋壳膜上制得的新型的高效的复合吸附材料，属于水处理领域。本发明还公开了利用负载改性麦草秸秆阴离子的蛋壳薄膜去除水中磷酸根的方法，即将此复合吸附材料在中性条件下吸附除去水中的磷酸根离子。它可以有效的吸附废水中的磷酸根离子，从根本上解决磷酸根的污染问题。栖发明具有比表面积大，吸附效率高，材料易得，低廉，回收利用率大等特点。且操作简单，材料易得，成本低。因此，本发明用于去除废水中的磷酸根离子，具有良好的经济和环境效益。

Description

一种去除水中磷酸根的复合吸附材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种去除水中磷酸根的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及利用改性麦草秸秆阴离子负载在蛋壳膜薄膜上制得的一种新型材料，属于水进化处理领域。

背景技术

磷酸根离子的过量已被公认为富营养化和蓝藻地表水的主要因素，通常磷酸根是从洗涤利，颜料配置，水处理等途径排放到水系统中。高含磷量引起藻类大量繁殖并积聚，破坏了收纳水体的水质，影响了水体的景观功能，而且过度增殖的蓝绿藻产生的剧毒生物毒素会付人类健康造成影响。

目前工程中用于去除废水中磷酸根离子的方法主要有化学沉淀法、生物法、结晶法和吸附法。化学沉淀法的工艺简单，运行可靠，反应受外界因素干扰不明显，但反应时需消耗部分药品量且要保持废水中较高的金属离子浓度，即会产生二次污染。生物法的效果受到环境温度、pH值、溶解氧等因素的影响较大，而且处理后的水很难达到TP≤O.5mg/L的排放要求。结晶法容易造成除磷剂失效，所以该方法可以作为三级反应除磷。吸附法具有设备投资小，操作简便，运行成本低等特点，但多数吸附剂是一种粉末状物质，它在吸附后很难从溶液中分离出来，也很难作为填料填充于吸附柱内，因此限制了其在生产实际中的应用。综上所述，采用现有吸附技术处理含磷酸根废水时，很难将吸附材料回收再利用，而且还能高效率的处理废水，使废水达标。

本发明克服了吸附材料不能回收再利用的不足，提供一种利用麦草秸秆粉负载在蛋壳膜薄膜上制得新型复合吸附材朴及其制备方法，实现了生活垃圾综合利用，保护环境，实现废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的吸附材料不能回收再利用的不足，提供了一种去除水中磷酸根的复合吸附材料及其制备方法，本发明是一种新型的复合吸附材料，具有吸附效率高，操作简，成本低，回收利用率大，无二次污染等特点。

本发明的技术方案是这样实现的：

(1)将麦草秸秆先用蒸馏水洗干净，在50～60℃下烘干1O～12h，再粉碎过筛约400～500μm，密封保存；

(2)取2～5g预处理后的麦草秸秆，加入1O～20m1的环氧氯丙烷、5～10gN，N-二甲基甲酰胺，加热、搅拌30～50min，再加入5～1Og吡啶催化剂和5～l0m199％的三乙胺溶液，继续加热、搅拌30～50min；

(3)将上述产物分别用0.1mol/L的NaOH、0.1mol/lmol/L、HCL、50％的C₂H₅OH和0.1mol／LNaCl/在30～40℃下清洗30～50min，在60～80℃下真空干燥1O～l2h，过筛，然后即可得到改性麦草秸秆阴离子吸附剂；

(4)取新鲜的鸡蛋，除去鸡蛋的蛋清和蛋黄，手动剥下蛋壳内壁的蛋壳膜薄膜，用水清洗干净蛋壳膜上的蛋清，再放入I～3mol／LHNO3硝酸中浸泡10～l2h，用超纯水多次冲洗蛋壳膜，放置于60～80℃烘箱中1～2h，最后将膜切碎，备用；

(5)在改性麦草秸秆阴离子溶液中加入3％～5％聚乙烯醇，在加热搅拌3～4h的情况下，使得聚乙烯醇溶解，再加入适量的蛋壳膜薄膜进行浸渍，搅拌3～4h后再于60～80℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。

所述的超纯水既将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水。

本发明的原理是址：通过对麦草秸秆的改性使得原本表面带负电荷的秸秆改变为带正电荷，而且电位较高，这样就能通过离子吸附从而达到去除硫酸根的目的。而且负载麦草秸秆阴离子的蛋壳薄膜表面也含有大量魇氨基、羧基和酰胺基，能使吸附速率大大提高，从而使得此复合吸附材料的去除率达到99.9％以上。

本发明的具体应用方法为：在室温下，取pH=7～8，浓度为l50mg/L的含磷酸恨污水100ml，在污水中加入15g改性麦草秸秆阴离子-蛋壳薄膜吸附材料，吸附50min后，测得污水中磷酸根浓度小于O.3ml/L，去除率可达99.9％以上。

本发明的有益效果是：

(1)经过化学必性后的麦草秸秆表面由带负电荷改变为带正电荷，zeta电位较高为50mV，有利于改性后的玉米秸秆对阴离子的吸附；

(2)改性麦草秸秆阴离子有较宽的最佳投加量范围}，增加投加量去除率显著上升，投加量超过8g/L，去除率可达到10O％；

(3)本发明是一种新型的材料，具有比表面积大，吸附效率高，材料易得，低廉，回收利用率大等特点。

具体实施方式

[0011]本发明采用的技术方案如卜：

(1)将麦草秸秆先用蒸馏水洗干净，在50～60℃下烘干10～l2h，再粉碎过筛约400～500μ m，密封保存；

(2)取2～5g预处理后的的麦草秸秆，加入10～20ml的环氧氯丙烷、5～10gN，N-二甲基甲酰胺，加热、搅拌30～50min，再加入5～10g吡啶催化剂和5～10ml 99％的三乙胺溶液，继续加热、搅拌30～50min；

(3)将上述产物分别用0.1mol/L的NaOH、0.1mol/L HCl、50％的 C₂H₅OH和0.1mol/LNaCl在30～40℃下清洗30～50min，在60～80℃下真空干燥10～12h，过筛，然后即可得到改性麦草秸杆阴离子吸附剂；

(4)取新鲜的鸡蛋，除去鸡蛋的蛋清和蛋黄，手动剥下蛋壳内壁的蛋壳膜薄膜，用水清洗干净蛋壳膜上的蛋清，再放入1～3mol/LHNO3 硝酸中浸泡10～12h，用超纯水多次冲洗蛋壳膜，放置于60～80℃烘箱中1～2h，最后将膜切碎，备用；

(5)在改性麦草秸秆阴离子溶液中加入3％～5％聚乙烯醇，在加热搅拌3～4h的情况下，使得聚乙烯醇溶解，再中入适量的蛋壳膜薄膜进行浸渍，搅拌 3～4h后再于60～80℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。

[0012]实例1

将麦草秸秆先用蒸馏水洗干净，在50℃下烘干10h，再粉碎过筛约400μm，密封保存。取2g预处理后的的麦草秸秆，加入10ml的环氧氯丙烷、5gN，N-二甲基甲酰胺，加热、搅拌30min，再加入5g吡啶催化剂和5ml99％的三乙胺溶液，继续加热、搅拌30min。将上述产物分别用0.1mol/L的NaOH、0.1mol/LHCl、50％的C₂H₅OH和0.1mol/LNaCl在30℃下清洗30min，在60℃下真空干燥10h，过筛，然后即可得到改性麦草秸秆阴离子吸附剂。取新鲜的鸡蛋，除去鸡蛋的蛋清和蛋黄，手动剥下蛋壳内壁的蛋壳膜薄膜，用水清洗干净蛋壳膜上的蛋清，再放入1mol/LHNO3硝酸中浸泡10h，用超纯水多次冲洗蛋壳膜，放置于60℃烘箱中1h，最后将膜切碎，备用。在改性麦草秸秆阴离子溶液中加入3％聚乙烯醇，在加热搅拌3h的情况下，使得聚乙烯醇溶解，再加入适量的蛋壳膜薄膜进行浸渍，搅拌3h后再于60℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。

[0013 ]实例2

将麦草秸杆先用蒸馏水洗干净，在60℃下烘干12h，再粉碎过筛约500μm，密封保存。取5g预处理后的的麦草秸秆，加入20ml的环氧氯丙烷、10gN，N-二甲基甲酰胺，加热、搅拌50min，再加入10g吡啶催化剂和10ml99％的三乙胺溶液，继续加热、搅拌50min。将上述产物分别用0.1mol/L的NaOH、0.1mol/LHCl、50％的C₂H₅OH和0.1mol/LNaCl在40℃下清洗50min，在80℃下真空干燥12h，过筛，然后即可得到改性麦草秸秆阴离子吸附剂。取新鲜的鸡蛋，除上鸡蛋的蛋清和蛋黄，手动剥下蛋壳内壁的蛋壳膜薄膜，用水清洗干净蛋壳膜上的蛋清，再放入3mol/LHNO3硝酸中浸泡12h，用超纯水多次冲洗蛋壳膜，放置于80℃烘箱中2h，最后将膜切碎，备用。在改性麦草秸秆阴离子溶液中加入5％聚乙烯醇，在加热搅拌4h的情况下，使得聚乙烯醇溶解，再加入适量的蛋壳膜薄膜进行浸渍，搅拌4h后再于80℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。

[0014]实例3

将麦草秸秆先用蒸馏水洗干净，在55℃下烘干11h，再粉碎过筛约450μm，密封保存。取4g预处理后的的麦草秸秆，加入15ml的环氧氯丙烷、8gN，N-二甲基甲酰胺，加热、搅拌40min，再加入7g吡啶催化剂和8ml99％的三乙胺溶液，继续加热、搅拌40min。将上述产物分别用0.1mol/L的NaOH、0.1mol/LHCl、50％的C₂H₅OH和0.1mol/L NaCl在35℃下清洗40min，在70℃下真空干燥11h，过筛，然后即可得到改性麦草秸秆阴离子吸附剂。取新鲜的鸡蛋，除去鸡蛋的蛋清和蛋黄，手动剥下蛋壳内壁的蛋壳膜薄膜，用水清洗干净蛋壳膜上的蛋清，再放入2mol/LHNO3硝酸中浸泡11h，用超纯水多次冲洗蛋壳膜，放置于70℃烘箱2h，最后将膜切碎，备用。在改性麦草秸秆阴离子溶液中加入4％聚乙烯醇，在加热搅拌4h的情况下，使得聚乙烯醇溶解，再加入适量的蛋壳膜膜薄膜进行浸渍，搅拌3h后再于70℃ 烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。

Claims

1.一种去除水中磷酸根的复合吸附材料，其特征在于：该复合吸附材料是将改性麦草秸秆阴离子负载在蛋壳膜上制得。

2.根据权利要求1所述的一种去除水中磷酸根的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于改性麦草秸秆阴离子的制备方法：

(1)将麦草秸秆先用蒸馏水洗干净，在50～60℃下烘干10～12h，再粉碎过筛约400～500μm，密封保存；

(2)取2～5g预处理后的的麦草秸秆，加入10～20ml的环氧氯丙烷、5～10gN，N-二甲基甲酰胺，加热、搅拌30～50min，再加入5～10g吡啶催化剂和5～10ml99％的三乙胺溶液，继续加热、搅拌30～50min；

(3)将上述产物分别用0.1mol/L的NaOH、0.1mol/L HCl、50％的C2H5OH和0.1mol/LNaCl在30～40℃下清洗30～50min，在60～80℃下真空干燥10～12h，过筛，然后即可得到改性麦草秸秆阴离子吸附剂。

3.根据权利要求1所述的一种去离子水中磷酸根的复合吸附材料及其制备方法其特征在于改性麦草秸秆阴离子负载在蛋壳膜上的制备方法：

(1)取新鲜的鸡蛋，除去鸡蛋的蛋清和蛋黄，手动剥下蛋壳内壁的蛋壳膜薄膜，用水清洗干净蛋壳膜上的蛋清，再放入1～3mol/LHNO3硝酸中浸泡10～12h，用超纯水多次冲洗蛋壳膜，放置于60～80℃烘箱中1～2h，最后将膜切碎，备用；

(2)在改性麦草秸秆阴离子溶液中加入3％～5％聚乙烯醇，在加热搅拌3～4h的情况下使得聚乙烯醇溶解，再加入适量的蛋壳膜薄膜进行浸渍，搅拌3～4h后再于60～80℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。

4.根据权利要求3所述的一种去离子水中磷酸根的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：所述超纯水既将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水。