CN109759024A - 一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及吸附剂技术领域，具体的说是一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法；所述的一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法，包括以下步骤：（1）原材料的混合；（2）轻质吸附剂的制备。本发明制备的轻质吸附剂，是以植物纤维素、粘合剂、致孔剂等物质做为主要的原材料，因此具有来源丰富，生产成本相对低廉的同时，其还是环境友好型产品，不会造成二次污染等问题；此外，本发明通过多种物质的组合，有效的提高了吸附剂的吸附能力，对含重金属量低的污水处理效果较好，同时其使用方便，使用成本相对较低。
Description
技术领域
本发明属于吸附剂制备技术领域，具体涉及一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法。
背景技术
植物纤维是自然界中存在最丰富的可再生资源，其来源量非常的广泛。由于其具有众多活性功能基团，其能够对重金属离子进行表面吸附、络合、离子交换等作用吸附污染物质，此外，因其具有来源丰富、成本低廉、环境友好等优势，使得植物纤维应用于污水处理方面具有良好的应用前景。但是，纯的植物纤维其具有的吸附容量较低，废水处理能力较差等缺点，需要对植物纤维进行加工处理，如此才能够有效的提高其吸附能力。
随着工业技术的发展，重金属污染越来越严重，对人们的身体健康造成了严重的威胁，故水体重金属污染治理成为了一个重要的研究热点。现如今的治理重金属污染废水的方法有很多种，传统的方法有:中和沉淀法、化学沉淀法、电解法、蒸发法、凝固法、氧化还原法、气浮法、离子交换法、吸附法、溶剂萃取法、液膜法、反渗透法和电渗析法等各种方法。它们也各有各自的优点，但其主要存在的问题是投资达、耗能高、操作使用困难、处理重金属后易产生二次污染等问题；其中特别是在处理重金属含量较低的污染废水时其操作使用费用和原材料成本相对过高等问题。
针对上述专利存在的问题，本发明研发了一种基于植物纤维素的轻质吸附剂能够很好的解决上面提到的问题。
发明内容
为了达到背景技术中的目的，本发明提出的一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法；
本发明通过如下的技术方案实现的
一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法,包括以下步骤：
（1）原材料的混合
质量份数为100-120份的植物纤维素、50-60份的粘合剂、10-15份的致孔剂、20-30份的吸附增强剂、2-5份的消泡剂加入混料机中进行混合，混合均匀后加入300-400份的水，进行二次搅拌，得到混合物；
（2）轻质吸附剂的制备
将步骤（1）中制备的混合物加入制膜机中进行制样，得到大小均匀的样品，然后将其放置于-50--100℃条件下进行冰冻2-3小时后，将其放置于-50--60℃的冷冻真空干燥机中，进行冷冻干燥12-20小时，干燥完全后，将其放置于90-120℃的干燥箱中进行干燥3-4小时，干燥完全后，得到的物质就是轻质吸附剂。
进一步地，所述的植物纤维素为：将收集的植物秸秆，进行粉碎，其粒径大小为200-300目，然后将其浸泡于浓度为2-5%的氢氧化钠溶液中20-30小时，浸泡完全后，将其进行过滤，得到滤渣，用自来水进行清洗3-5次，然后将滤渣进行干燥，得到干燥的粉末，该粉末就是植物纤维素。
进一步地，所述的粘合剂为：将质量份数为30-40份的高岭土粉末、6-10份的磷酸钙粉末、8-12份的聚乙烯醇溶液、2-5份的水泥、10-15份的氢氧化钙、2-4份的氯化钙加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就粘合剂。
进一步地，所述的消泡剂为：将质量份数为5-10份的辛醇、4-5份的甘油、3-6份的戊醇、1-2份的柠檬酸加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是消泡剂。
进一步地，所述的致孔剂为：将质量份数为6-10份的碳酸氢钠、3-5份的磷酸铵、5-8份的硝酸铵、4-6份的碳酸氢铵、30-40份的水加入烧杯中进行混合溶剂，溶解后得到的物质，该物质就是致孔剂。
进一步地，所述的吸附增强剂为：将质量份数为20-30份的铁矿渣粉、10-15份的火山灰、5-9份的氯化铝、6-10份的碳粉加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是吸附增强剂。
进一步地，所述的聚乙烯醇溶液为：将质量份数为10-15份的聚乙烯醇加入反应釜中，然后加入40-60份的90-100℃的水，在90℃条件下进行溶解反应1-2小时，溶解后得到的物质，该物质就是聚乙烯醇溶液。
有益效益
本发明制备的轻质吸附剂，是以植物纤维素、粘合剂、致孔剂等物质做为主要的原材料，因此具有来源丰富，生产成本相对低廉的同时，其还是环境友好型产品，不会造成二次污染等问题；此外，本发明通过多种物质的组合，有效的提高了吸附剂的吸附能力，对含重金属量低的污水处理效果较好，同时其使用方便，使用成本相对较低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合实验数据，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
实施例1
一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法,包括以下步骤：
（1）原材料的混合
质量份数为120份的植物纤维素、60份的粘合剂、15份的致孔剂、30份的吸附增强剂、5份的消泡剂加入混料机中进行混合，混合均匀后加入400份的水，进行二次搅拌，得到混合物；
（2）轻质吸附剂的制备
将步骤（1）中制备的混合物加入制膜机中进行制样，得到大小均匀的样品，然后将其放置于-100℃条件下进行冰冻3小时后，将其放置于-60℃的冷冻真空干燥机中，进行冷冻干燥20小时，干燥完全后，将其放置于120℃的干燥箱中进行干燥4小时，干燥完全后，得到的物质就是轻质吸附剂。
进一步地，所述的植物纤维素为：将收集的植物秸秆，进行粉碎，其粒径大小为300目，然后将其浸泡于浓度为5%的氢氧化钠溶液中30小时，浸泡完全后，将其进行过滤，得到滤渣，用自来水进行清洗5次，然后将滤渣进行干燥，得到干燥的粉末，该粉末就是植物纤维素。
进一步地，所述的粘合剂为：将质量份数为40份的高岭土粉末、10份的磷酸钙粉末、12份的聚乙烯醇溶液、5份的水泥、15份的氢氧化钙、4份的氯化钙加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就粘合剂。
进一步地，所述的消泡剂为：将质量份数为10份的辛醇、5份的甘油、6份的戊醇、2份的柠檬酸加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是消泡剂。
进一步地，所述的致孔剂为：将质量份数为10份的碳酸氢钠、5份的磷酸铵、8份的硝酸铵、6份的碳酸氢铵、40份的水加入烧杯中进行混合溶剂，溶解后得到的物质，该物质就是致孔剂。
进一步地，所述的吸附增强剂为：将质量份数为30份的铁矿渣粉、15份的火山灰、9份的氯化铝、10份的碳粉加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是吸附增强剂。
进一步地，所述的聚乙烯醇溶液为：将质量份数为15份的聚乙烯醇加入反应釜中，然后加入60份的100℃的水，在90℃条件下进行溶解反应2小时，溶解后得到的物质，该物质就是聚乙烯醇溶液。
实施例2
一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法,包括以下步骤：
（1）原材料的混合
质量份数为100份的植物纤维素、50份的粘合剂、10份的致孔剂、20份的吸附增强剂、2份的消泡剂加入混料机中进行混合，混合均匀后加入300份的水，进行二次搅拌，得到混合物；
（2）轻质吸附剂的制备
将步骤（1）中制备的混合物加入制膜机中进行制样，得到大小均匀的样品，然后将其放置于-50℃条件下进行冰冻2小时后，将其放置于-50℃的冷冻真空干燥机中，进行冷冻干燥12小时，干燥完全后，将其放置于90℃的干燥箱中进行干燥3小时，干燥完全后，得到的物质就是轻质吸附剂。
进一步地，所述的植物纤维素为：将收集的植物秸秆，进行粉碎，其粒径大小为200目，然后将其浸泡于浓度为2%的氢氧化钠溶液中25小时，浸泡完全后，将其进行过滤，得到滤渣，用自来水进行清洗3次，然后将滤渣进行干燥，得到干燥的粉末，该粉末就是植物纤维素。
进一步地，所述的粘合剂为：将质量份数为30份的高岭土粉末、6份的磷酸钙粉末、8份的聚乙烯醇溶液、2份的水泥、10份的氢氧化钙、2份的氯化钙加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就粘合剂。
进一步地，所述的消泡剂为：将质量份数为5份的辛醇、4份的甘油、3份的戊醇、1份的柠檬酸加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是消泡剂。
进一步地，所述的致孔剂为：将质量份数为6份的碳酸氢钠、3份的磷酸铵、5份的硝酸铵、4份的碳酸氢铵、30份的水加入烧杯中进行混合溶剂，溶解后得到的物质，该物质就是致孔剂。
进一步地，所述的吸附增强剂为：将质量份数为20份的铁矿渣粉、10份的火山灰、5份的氯化铝、6份的碳粉加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是吸附增强剂。
进一步地，所述的聚乙烯醇溶液为：将质量份数为10份的聚乙烯醇加入反应釜中，然后加入40份的90℃的水，在90℃条件下进行溶解反应1小时，溶解后得到的物质，该物质就是聚乙烯醇溶液。
实施例3
一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法,包括以下步骤：
（1）原材料的混合
质量份数为110份的植物纤维素、60份的粘合剂、12份的致孔剂、30份的吸附增强剂、3份的消泡剂加入混料机中进行混合，混合均匀后加入400份的水，进行二次搅拌，得到混合物；
（2）轻质吸附剂的制备
将步骤（1）中制备的混合物加入制膜机中进行制样，得到大小均匀的样品，然后将其放置于-60℃条件下进行冰冻3小时后，将其放置于-55℃的冷冻真空干燥机中，进行冷冻干燥20小时，干燥完全后，将其放置于110℃的干燥箱中进行干燥4小时，干燥完全后，得到的物质就是轻质吸附剂。
进一步地，所述的植物纤维素为：将收集的植物秸秆，进行粉碎，其粒径大小为250目，然后将其浸泡于浓度为5%的氢氧化钠溶液中30小时，浸泡完全后，将其进行过滤，得到滤渣，用自来水进行清洗4次，然后将滤渣进行干燥，得到干燥的粉末，该粉末就是植物纤维素。
进一步地，所述的粘合剂为：将质量份数为35份的高岭土粉末、10份的磷酸钙粉末、9份的聚乙烯醇溶液、5份的水泥、14份的氢氧化钙、4份的氯化钙加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就粘合剂。
进一步地，所述的消泡剂为：将质量份数为8份的辛醇、5份的甘油、4份的戊醇、2份的柠檬酸加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是消泡剂。
进一步地，所述的致孔剂为：将质量份数为9份的碳酸氢钠、5份的磷酸铵、6份的硝酸铵、6份的碳酸氢铵、35份的水加入烧杯中进行混合溶剂，溶解后得到的物质，该物质就是致孔剂。
进一步地，所述的吸附增强剂为：将质量份数为25份的铁矿渣粉、15份的火山灰、7份的氯化铝、10份的碳粉加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是吸附增强剂。
进一步地，所述的聚乙烯醇溶液为：将质量份数为12份的聚乙烯醇加入反应釜中，然后加入40份的100℃的水，在90℃条件下进行溶解反应2小时，溶解后得到的物质，该物质就是聚乙烯醇溶液。
实施例4
一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法,包括以下步骤：
（1）原材料的混合
质量份数为120份的植物纤维素、55份的粘合剂、15份的致孔剂、25份的吸附增强剂、2份的消泡剂加入混料机中进行混合，混合均匀后加入350份的水，进行二次搅拌，得到混合物；
（2）轻质吸附剂的制备
将步骤（1）中制备的混合物加入制膜机中进行制样，得到大小均匀的样品，然后将其放置于-100℃条件下进行冰冻3小时后，将其放置于-50℃的冷冻真空干燥机中，进行冷冻干燥18小时，干燥完全后，将其放置于120℃的干燥箱中进行干燥4小时，干燥完全后，得到的物质就是轻质吸附剂。
进一步地，所述的植物纤维素为：将收集的植物秸秆，进行粉碎，其粒径大小为300目，然后将其浸泡于浓度为4%的氢氧化钠溶液中30小时，浸泡完全后，将其进行过滤，得到滤渣，用自来水进行清洗4次，然后将滤渣进行干燥，得到干燥的粉末，该粉末就是植物纤维素。
进一步地，所述的粘合剂为：将质量份数为40份的高岭土粉末、8份的磷酸钙粉末、8份的聚乙烯醇溶液、3份的水泥、15份的氢氧化钙、3份的氯化钙加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就粘合剂。
进一步地，所述的消泡剂为：将质量份数为10份的辛醇、4份的甘油、6份的戊醇、1份的柠檬酸加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是消泡剂。
进一步地，所述的致孔剂为：将质量份数为6份的碳酸氢钠、4份的磷酸铵、8份的硝酸铵、5份的碳酸氢铵、40份的水加入烧杯中进行混合溶剂，溶解后得到的物质，该物质就是致孔剂。
进一步地，所述的吸附增强剂为：将质量份数为30份的铁矿渣粉、12份的火山灰、5份的氯化铝、8份的碳粉加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是吸附增强剂。
进一步地，所述的聚乙烯醇溶液为：将质量份数为10份的聚乙烯醇加入反应釜中，然后加入45份的90-100℃的水，在90℃条件下进行溶解反应1-2小时，溶解后得到的物质，该物质就是聚乙烯醇溶液。
实验分析：
1、吸附剂基础测试
对比例以上海市某公司生产的吸附剂作为对比例，对本发明制得的吸附剂和对比例中的吸附剂进行检测，检测结果如下表所示：
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例 |
| 比表面积（m^2/g） | 456 | 432 | 439 | 448 | 316 |
| 平均孔径（nm） | 5-6 | 5-6 | 5-6 | 5-6 | 7-8 |
| 密度（g/cm^2） | 0.245 | 0.241 | 0.239 | 0.243 | 0.312 |
| 孔隙率（%） | 94.4 | 93.9 | 94.1 | 93.8 | 87.9 |
据上表数据可知，本发明制得的吸附剂，具有很好的完整性，其密度相对较低，孔隙率和比表面积相对较高，说明其和金属离子的接触面积较大，能够有效吸附金属离子。
2、重金属离子吸收测试
对污水中的重金属离子浓度进行测试，然后称取等量的实施例1-4 制备的吸附剂和市场售卖的吸附剂，分别加入重金属离子浓度和体积相同的五杯污水中，过一段时间后测试水体中重金属离子的浓度，其测试结果为：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 市场售卖的吸附剂 | 污水中重金属离子浓度 | |
| 重金属离子浓度（mg/kg） | 14 | 13 | 15 | 14 | 34 | 89 |
上述试验结果可知，本发明制备的吸附剂能够有效的降低水体中重金属离子的浓度，达到治理污水效果。
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的。
Claims (7)
1.一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原材料的混合
质量份数为100-120份的植物纤维素、50-60份的粘合剂、10-15份的致孔剂、20-30份的吸附增强剂、2-5份的消泡剂加入混料机中进行混合，混合均匀后加入300-400份的水，进行二次搅拌，得到混合物；
（2）轻质吸附剂的制备
将步骤（1）中制备的混合物加入制膜机中进行制样，得到大小均匀的样品，然后将其放置于-50--100℃条件下进行冰冻2-3小时后，将其放置于-50--60℃的冷冻真空干燥机中，进行冷冻干燥12-20小时，干燥完全后，将其放置于90-120℃的干燥箱中进行干燥3-4小时，干燥完全后，得到的物质就是轻质吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的植物纤维素为：将收集的植物秸秆，进行粉碎，其粒径大小为200-300目，然后将其浸泡于浓度为2-5%的氢氧化钠溶液中20-30小时，浸泡完全后，将其进行过滤，得到滤渣，用自来水进行清洗3-5次，然后将滤渣进行干燥，得到干燥的粉末，该粉末就是植物纤维素。
3.根据权利要求1所述的一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的粘合剂为：将质量份数为30-40份的高岭土粉末、6-10份的磷酸钙粉末、8-12份的聚乙烯醇溶液、2-5份的水泥、10-15份的氢氧化钙、2-4份的氯化钙加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就粘合剂。
4.根据权利要求1所述的一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的消泡剂为：将质量份数为5-10份的辛醇、4-5份的甘油、3-6份的戊醇、1-2份的柠檬酸加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是消泡剂。
5.根据权利要求1所述的一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的致孔剂为：将质量份数为6-10份的碳酸氢钠、3-5份的磷酸铵、5-8份的硝酸铵、4-6份的碳酸氢铵、30-40份的水加入烧杯中进行混合溶剂，溶解后得到的物质，该物质就是致孔剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的吸附增强剂为：将质量份数为20-30份的铁矿渣粉、10-15份的火山灰、5-9份的氯化铝、6-10份的碳粉加入混料机中进行混合，混合均匀后得到的物质，该物质就是吸附增强剂。
7.根据权利要求1所述的一种基于植物纤维素的轻质吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯醇溶液为：将质量份数为10-15份的聚乙烯醇加入反应釜中，然后加入40-60份的90-100℃的水，在90℃条件下进行溶解反应1-2小时，溶解后得到的物质，该物质就是聚乙烯醇溶液。
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| CN111592112A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-28 | 盐城工学院 | 一种滩涂植物修复有机污染循环利用的方法 |
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