CN104014313A - 一种改性麦壳吸附剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改性麦壳吸附剂，该改性麦壳吸附剂由麦壳和改性材料经加工制得，所述改性材料选取：20％异丙醇-NaOH组合剂、双氧水、20％异丙醇-柠檬酸中的任一种。本发明通过系统的研究了对麦壳不同的化学改性路线，制备了不同的麦壳吸附剂，提高了麦壳的吸附能力。本发明通过对特定几种染料刚果红、孔雀绿的吸附研究，实验结果表明麦壳经过改性后，其对污染物的吸附效果大有提高。麦壳的改性研究可能提供了麦壳作为水处理吸附剂应用的新途径，为印染废水的处理提供了新思路、新工艺，具有极为广阔的应用前景。

Description

一种改性麦壳吸附剂

技术领域

本发明涉及吸附剂领域，特别涉及一种改性麦壳吸附剂。

背景技术

国内外对利用一些植物材料作吸附剂来处理废水已经有了一定进展，但生物吸附的研究对象主要集中在对水体中Cu²⁺、Ni²⁺等重金属离子和阴、阳离子杂质的吸附，较少涉及染料和印染废水。此外，已知的生物吸附剂主要是活性污泥、甘蔗渣、海带、桔皮等物质，选材上还是不够广泛。有关麦壳用于染料废水处理的研究报道很少，把麦壳进行改性进行改性其吸附效果的报道更是少见。

中国是一个农业生产大国，麦壳作为小麦这一农作物的副产物，其产量巨大，来源广泛，成本低廉。目前麦壳大多被作为废弃物焚毁或闲置，没有得到较好的利用和资源化开发，也对环境产生不良影响。麦壳经一些化学方法处理后，作为印染废水处理的吸附剂，不仅能促进麦壳废弃物的资源化利用及其产业化开发，还能为污水净化等提供新型的吸附剂，对环境和社会的可持续发展具有重要意义。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种改性麦壳吸附剂。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种改性麦壳吸附剂，其特征在于，该改性麦壳吸附剂由麦壳和改性材料经加工制得，所述改性材料选取：20％异丙醇-NaOH组合剂、双氧水、20％异丙醇-柠檬酸中的任一种。

进一步的，所述20％异丙醇-NaOH组合改性麦壳吸附剂，采用在每5g20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的NaOH溶液100mL，搅拌1h，室温下抽滤，再加100mL蒸馏水搅拌45min，然后在室温下水洗多次至pH值为中性，抽滤后，将样品放入55℃恒温干燥箱中烘干制得。

进一步的，所述双氧水改性麦壳吸附剂，采用每2.16g麦壳与20.0mL的双氧水溶液混合于烧杯中，再加入25mL蒸馏水搅拌30min,然后用蒸馏水清洗多次洗至中性，在50℃下恒温烘干制得。

进一步的，20％异丙醇-柠檬酸组合改性麦壳吸附剂，采用在每5g的20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的柠檬酸溶液100mL，在室温下搅拌2h，抽滤，在室温下水洗多次至pH值为7，再抽滤，并在55℃恒温干燥箱中烘干制得。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：麦壳由于其结构特点可以作为处理印染废水的生物吸附剂。麦壳主要有纤维素、半纤维素、木质素和硅等构成，还含有少量的蛋白质，其分子结构中富含Si-OH、C-OH等易于进行化学修饰的基团。通过系统的研究了对麦壳不同的化学改性路线，制备了不同的麦壳吸附剂，提高了麦壳的吸附能力。本发明通过对特定几种染料刚果红、孔雀绿的吸附研究，实验结果表明麦壳经过改性后，其对污染物的吸附效果大有提高。麦壳的改性研究可能提供了麦壳作为水处理吸附剂应用的新途径，为印染废水的处理提供了新思路、新工艺，具有极为广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明20％异丙醇-NaOH组合改性麦壳吸附剂与未改性麦壳的吸收峰图。

图2为本发明双氧水改性麦壳吸附剂与未改性麦壳的吸收峰图。

图3为本发明20％异丙醇-柠檬酸组合改性麦壳吸附剂与未改性麦壳的吸收峰图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明方案做进一步详细说明：

一种改性麦壳吸附剂，其特征在于，该改性麦壳吸附剂由麦壳和改性材料经加工制得，所述改性材料选取：20％异丙醇-NaOH组合剂、双氧水、20％异丙醇-柠檬酸中的任一种。

进一步的，所述20％异丙醇-NaOH组合改性麦壳吸附剂，采用在每5g20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的NaOH溶液100mL，搅拌1h，室温下抽滤，再加100mL蒸馏水搅拌45min，然后在室温下水洗多次至pH值为中性，抽滤后，将样品放入55℃恒温干燥箱中烘干制得。

进一步的，所述双氧水改性麦壳吸附剂，采用每2.16g麦壳与20.0mL的双氧水溶液混合于烧杯中，再加入25mL蒸馏水搅拌30min,然后用蒸馏水清洗多次洗至中性，在50℃下恒温烘干制得。

进一步的，20％异丙醇-柠檬酸组合改性麦壳吸附剂，采用在每5g的20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的柠檬酸溶液100mL，在室温下搅拌2h，抽滤，在室温下水洗多次至pH值为7，再抽滤，并在55℃恒温干燥箱中烘干制得。

试验例：

将本发明三种改性麦壳与未改性麦壳进行对比，如图1所示，对于异丙醇-NaOH改性麦壳，在3440cm^-1、1641cm^-1、1400cm^-1与1120cm^-1的峰的吸收峰向波数小的方向移动，但三处峰的强度均增加。2906cm^-1左右的峰强度增加，而559cm^-1处的吸收峰向波数大的方向移动，且强度增加。如图2所示，对于双氧水改性麦壳，在3440cm^-1、1641cm^-1、1400cm^-1与1120cm^-1的峰的吸收峰向波数小的方向移动，但四处处峰的强度均增加。而2906cm^-1、559cm^-1处的吸收峰向波数大的方向移动，且强度增加。如图3所示对于异丙醇-柠檬酸改性麦壳，在3440cm^-1、1641cm^-1处的吸收峰向波数小的方向移动，2906cm^-1、559cm^-1处的吸收峰向波数大的方向移动，且强度增加。以上峰位和强度的改变说明改性使麦壳结构发生了变化。

分别用天然麦壳和不同方法改性后的麦壳对进行吸附，比较不同处理方法的麦壳对污染物的吸附效果，选择吸附效果较好的麦壳再进行吸附剂用量、吸附时间、初始浓度、pH值、盐度、温度等条件实验，研究较适合的吸附条件。

取制好备用的一定质量的麦壳放于三角瓶中，加入不同浓度的刚果红或孔雀绿溶液，搅拌吸附一定时间后，把溶液倒入离心管中离心，取上层清液，测定吸附后溶液中游离染料的吸光度，根据A～C曲线，进而计算其浓度，根据下式计算改性麦壳的吸附量：

$q_e=\frac{(C_0-C_e)\×V}{m}$       (公式1)

式中：q_e为吸附量，mg·g^-1；C₀为染料的初始浓度，mg·L^-1；C_e为吸附平衡时刚染料的浓度，mg·L^-1；V为溶液体积，L；m为吸附剂质量，g。

结果如下表所示

天然麦壳和不同方法改性麦壳吸附刚果红和孔雀绿的比较

表1不同麦壳对刚果红和孔雀绿染料的吸附量

吸附剂均取0.05g，刚果红的初始浓度为80mg·L^-1，孔雀绿的初始浓度为50mg·L^-1；对苯酚的吸附实验吸附剂的质量为0.10g。

从表1结果可以看出，异丙醇-柠檬酸改性后对刚果红的吸附能力明显下降，异丙醇-NaOH改性后，对刚果红的吸附量显著增加。因此，我们选择异丙醇-NaOH改性麦壳作为吸附剂来研究其对刚果红适宜的吸附条件。此外，可以看出麦壳改性后其对孔雀绿的吸附能力均有所提高。

本发明以麦壳为原料制备生物吸附剂，研究麦壳中主要成分的改性方法，分别采用异丙醇-氢氧化钠改性、异丙醇-柠檬酸改性和双氧水改性等方法，提高麦壳对污染物的吸附能力。本发明考察改性麦壳对染料刚果红、孔雀绿的吸附作用，探讨吸附剂用量、不同吸附时间、污染物初始浓度、溶液pH值、温度等吸附条件对吸附效果的影响，并且讨论了吸附污染物孔雀绿后麦壳的脱附和再吸附情况。吸附实验结果表明，改性后的麦壳较未改性的天然麦壳其吸附能力有了显著提高，其对废水中的染料和苯酚有着良好的吸附能力，是一种新型的、来源广泛、成本低廉、无二次污染、废水处理效果良好的绿色水处理吸附剂，将能够为印染废水中有机染料和苯酚等污染物的去除提供新的处理手段。以农业副产物麦壳为原料，通过不同的化学方法改性处理后，对印染废水中刚果红进行吸附研究，经异丙醇-氢氧化钠改性后其对刚果红的吸附量可以达到52.2mg·g^–1。研究了对麦壳用硝酸改性处理后，对含有染料孔雀绿的废水进行吸附，饱和吸附量达到105.5mg·g^–1。研究了麦壳生物吸附剂在不同吸附条件下对印染废水中的有害染料的吸附性能，麦壳经过简单化学改性后其吸附能力较天然麦壳有显著提高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种改性麦壳吸附剂，其特征在于，该改性麦壳吸附剂由麦壳和改性材料经加工制得，所述改性材料选取：20％异丙醇-NaOH组合剂、双氧水、20％异丙醇-柠檬酸中的任一种。

2.根据权利要求1所述的改性麦壳吸附剂，其特征在于，所述20％异丙醇-NaOH组合改性麦壳吸附剂，采用在每5g20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的NaOH溶液100mL，搅拌1h，室温下抽滤，再加100mL蒸馏水搅拌45min，然后在室温下水洗多次至pH值为中性，抽滤后，将样品放入55℃恒温干燥箱中烘干制得。

3.根据权利要求1所述的改性麦壳吸附剂，其特征在于，所述双氧水改性麦壳吸附剂，采用每2.16g麦壳与20.0mL的双氧水溶液混合于烧杯中，再加入25mL蒸馏水搅拌30min,然后用蒸馏水清洗多次洗至中性，在50℃下恒温烘干制得。

4.根据权利要求1所述的改性麦壳吸附剂，其特征在于，20％异丙醇-柠檬酸组合改性麦壳吸附剂，采用在每5g的20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的柠檬酸溶液100mL，在室温下搅拌2h，抽滤，在室温下水洗多次至pH值为7，再抽滤，并在55℃恒温干燥箱中烘干制得。