CN105879845A - 一种重金属吸附剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属吸附剂的制备方法，具体步骤包括：配置丙烯酸钠溶液；纤维素与去离子水放入反应釜中并在70℃糊化2h，制得糊化后的溶液；向糊化后的溶液中加入丙烯酸溶液，并添加十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、交联剂，70℃下搅拌并通氮气30min；置换氮气为氧气使反应釜内变为氧气环境，再加入引发剂，降温至55℃反应5h后，冷却至室温；再经过切割、洗涤、干燥、粉碎、产品包装制得。本发明是以纤维素为基础原料制备重金属吸附剂，实现对众多重金属尾矿中污染物的治理、回收利用，同时降低成本、减少工序，应用于重金属污染治理的植物修复。

Description

一种重金属吸附剂的制备方法

技术领域

本发明涉及高分子吸水树脂，具体是一种重金属吸附剂的制备方法。

背景技术

合成高分子吸水树脂的聚合反应中，占主导地位的合成路线和制备工艺，是以丙烯酸为主要单体而进行的溶液聚合与反应悬浮聚合，占全部高分子吸水树脂生产的90％以上。

在已知的反向悬浮聚合法合成高分子吸水树脂方面有关公司，又各自形成了自己的专利技术，分别在单体浓度、交联剂类别及浓度、溶剂、保护剂、表面活性剂以及脱水干燥、洗涤、溶剂处理等工艺与设备有各自的改进与创新。虽然该法可以获得优良的产品质量，但由于存在着影响其发展的突出问题：使用大量的有机溶剂，工艺上必须进行处理与回收。

已知的水溶液聚合法由于不需要进行溶剂处理，从生产过程操作和产品的残余单体等而言，其安全性也好得多，有明显的优势。因此，国内外大多数厂家都采用这种聚合法生产高分子吸水树脂。

我国重金属尾矿库大部分未能及时处理，较多的土地资源受到重金属污染严重。目前我国应用多孔吸附材料通过离子螯合、络合等作用吸附重金属的吸附法是最常用的方法之一，重金属治理中应用的物理吸附剂存在费用昂贵、处理效果差、容易造成二次污染等缺点。

高分子吸水树脂是一种交联密度低、不溶于水、高水膨胀性的高分子化合物，是近30年来迅速发展起来的一类新材料，由于它具有身数十倍乃至数千倍的高吸水能力，所以在农林、医药、生理卫生、石油、化学化工、环保、食品等方面都有极为广泛的应用。高分子吸水性树脂按原料可分为三大系列：淀粉类、纤维素类以及合成树脂类。其中合成类高分子吸水性树脂，如聚丙烯酸类，虽然具有较高的吸水性能，但合成原料完全依赖于不可再生的石油资源；纤维素来源广泛，本身也具有一定的吸水能力，但其吸水倍率一般低于100，适用范围受到限制。所以本研究采用羧甲基纤维素(CMC)与丙烯酸(AA)进行接枝共聚，该类高分子吸水性树脂不仅具有合成树脂的高吸水能力，同时由于使用了纤维素类原料，降低了产品的成本；更重要的是纤维素类接枝型树脂具有较好的生物降解性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、工序简单的利用纤维素制得重金属吸附剂的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种重金属吸附剂的制备方法，具体步骤包括：

(1)准备：配置丙烯酸钠溶液；

(2)糊化：纤维素与去离子水放入反应釜中并在70℃糊化2h，制得糊化后的溶液；

(3)聚合水解：向步骤(2)糊化后的溶液中加入丙烯酸溶液，并添加十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、交联剂，70℃下搅拌并通氮气30min；置换氮气为氧气使反应釜内变为氧气环境，再加入引发剂，降温至55℃反应5h后，冷却至室温；

(4)再经过切割、洗涤、干燥、粉碎、产品包装制得重金属吸附剂。

作为本发明进一步的方案：丙烯酸钠溶液是丙烯酸溶液与氢氧化钠溶液混合制备，且丙烯酸钠溶液的中和度为75％。

作为本发明进一步的方案：交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。

作为本发明进一步的方案：引发剂为过硫酸钾。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是以纤维素为基础原料配置一定比例的黄原胶物质，通过高分子接枝交联聚合反应过程中的螯合反应、叠加形成的强烈“极性”，可与众多重金属具有阴阳离子、非离子，并可产生聚合、螯合的吸收、包覆、加重以及沉积作用，而实现对众多重金属尾矿中污染物的治理、回收利用，不产生二次污染和处理的尾矿渣的沙砾用于新型建筑材料的效果，同时降低成本、减少工序。本发明应用于重金属污染治理的植物修复，并利用植物生长过程的根系在吸收水分养分的过程中来吸收转化受污染体如土壤、水中污染物，以其达到清除污染物和对土壤的无毒性修复治理的目的。

附图说明

图1是重金属吸附剂的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种重金属吸附剂的制备方法，具体步骤包括：

(1)将5g纤维素溶解于100g水中共同置于反应釜中，加热至70℃糊化2h。

(2)将200g丙烯酸、100g氢氧化钠和250g水配制丙烯酸钠溶液，加入反应釜中。再加入十二烷基磺酸钠3-4g、聚乙烯醇2g、交联剂0.3g。通氮气，并在70℃下保温1h。

(3)置换氮气为氧气使反应釜内变为氧气环境，再加入引发剂过硫酸钾0.2g，降温至55℃反应5h，冷却至室温。

(4)将反应后的高分子吸水树脂切割并洗涤，洗去杂质。

(5)洗净后的高分子吸水树脂进行烘干，并粉碎包装制得重金属吸附剂。

纤维素原料来源广，能与大量低分子物反应。天然纤维接枝是发展的重要方面，因它不需要制成衍生物，有利于降低成本、减少工序。纤维素类高分子吸水性树脂在纤维素分子链上具有刚性平整的分子链，且含有大量的羟基，它与淀粉类相似，可得到取代度较高的衍生物，可减少洗涤次数和干燥后处理工序，和合成类高分子吸水性树脂相比，其吸水量稍差，但其耐盐性好，为吸水量的1/2～1/3，纤维素类pH值易调节，在自然界中可自发降解，无毒，不造成环境污染。本发明产品特有的三维空间网络结构对众多重金属，如Au²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺及Cr³⁺、Mn³⁺、Ni²⁺等重金属的阴离子性相螯合、聚合反应等。经多过程，使其相互包覆、加重、沉积等，达到对污染的治理和重金属回收的目地。

本发明是以纤维素为基础原料配置一定比例的黄原胶物质，通过高分子接枝交联聚合反应过程中的螯合反应、叠加形成的强烈“极性”，可与众多重金属具有阴阳离子、非离子，并可产生聚合、螯合的吸收、包覆、加重以及沉积作用，而实现对众多重金属尾矿中污染物的治理、回收利用，不产生二次污染和处理的尾矿渣的沙砾用于新型建筑材料的效果。本发明应用于重金属污染治理的植物修复，并利用植物生长过程的根系在吸收水分养分的过程中来吸收转化受污染体如土壤、水中污染物，以其达到清除污染物和对土壤的无毒性修复治理的目的。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将洗明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)准备：配置丙烯酸钠溶液；

(2)糊化：纤维素与去离子水放入反应釜中并在70℃糊化2h，制得糊化后的溶液；

(3)聚合水解：向步骤(2)糊化后的溶液中加入丙烯酸溶液，并添加十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、交联剂，70℃下搅拌并通氮气30min；置换氮气为氧气使反应釜内变为氧气环境，再加入引发剂，降温至55℃反应5h后，冷却至室温；

(4)再经过切割、洗涤、干燥、粉碎、产品包装制得。

2.根据权利要求1所述的重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸钠溶液是丙烯酸溶液与氢氧化钠溶液混合制备，且丙烯酸钠溶液的中和度为75％。

3.根据权利要求1所述的重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾。