CN110193355A - Ctab改性梧桐树叶制作去除水中铬污染的多孔材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CTAB改性梧桐树叶制作去除水中铬污染的多孔材料的方法，通过十六烷基三甲基溴化胺CTAB浸渍梧桐树叶，实现对梧桐树叶的孔道改造，增加梧桐树叶表面官能团的种类和数量，赋予被改性梧桐树叶更多的比表面积和活性吸附位点；本发明方法不仅可以提高梧桐树叶对六价铬的吸附能力，还可实现废弃物的资源化利用。

Description

CTAB改性梧桐树叶制作去除水中铬污染的多孔材料的方法
技术领域
本发明属于多孔材料领域，具体涉及一种采用梧桐树叶制作去除地下水中铬污染多孔材料的方法，可以用作解决地下水六价铬污染修复技术中，吸附材料价格高昂、吸附效率低的问题。
背景技术
地下水仅占地球上水资源总量的很小一部分，并且还有一半的地下水资源储藏在地下1km左右的岩石间隙内，难以被获取。但地下水是人类重要的淡水资源，约20％的淡水来自地下水，随着人口的增长和经济的发展，人类对水资源的需求日益增加，地下水和地表水被广泛应用于城市供水、农业、灌溉、工矿等领域。
污染问题，特别是地下水水污染问题，是我们这个时代面临的主要问题之一。在过去的很多年里，地下水中的重金属污染以及地表水水质的恶化对环境造成了严重的危害，进而引起了人们的广泛关注和研究。Cr(VI)在工业中的大量使用和不合理排放、泄漏导致我国许多地方的地下水中Cr(VI)严重超标。相关调查报告指出，意外泄漏或对工业化学品、农业、采矿等活动的处理不当，容易造成地下水污染事故的发生。我国北方有很多的地区地下水或地表水中的Cr(VI)含量超标，污染十分严重；在南方地区也有相应的水环Cr(VI)污染问题。因此，水中铬污染防治问题亟待解决。目前，常用的Cr(VI)污染处理技术主要分成三类：化学处理方法、生物处理方法和物理处理方法。在这些技术中，化学法和吸附法是较常使用的处理方法。化学法的主要问题是去除过程中会产生大量的污泥，容易引发二次污染，需要进一步处理。吸附作为一种绿色技术，由于其成本相对较低，操作简单，分离效率高，是最有前景的方法之一，吸附剂的选择是利用吸附技术去除Cr(VI)的关键因素。
常用的去除Cr(VI)的吸附剂包括活性炭、生物质材料、沸石、壳聚糖、工业废弃物、介孔氧化硅、介孔氧化铝等，具有较大比表面积和丰富活性吸附点的多孔生物质材料对环境污染物的治理具有广阔的应用前景。然而，天然的吸附剂中有许多具有较低的铬吸附能力。单纯的吸附后形成的聚合物的二次污染仍然是主要的障碍，同时吸附和还原有毒的Cr(VI)被认为是最简便、有效的方法。CTAB是一种阳离子表面活性剂，生物质材料表面带负电荷的羧基可以通过离子相互作用与带正电荷的CTAB铵离子相互作用，然后将氨基负载在生物质材料表面。以往的研究表明，用CTAB改性某些吸附剂，可以大大提高吸附剂对污染物的吸附能力。例如，Parette和Cannon研究了一种较新的活性炭改性方法，在小柱试验中，颗粒活性炭预先加载了阳离子表面活性剂，以提高从地下水中去除ppb水平的高氯酸盐的能力。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种CTAB改性梧桐树叶制作去除水中铬污染的多孔材料的方法，对金属离子具有亲和力的新型低成本吸附剂，采用CTAB浸渍制备成改性梧桐树叶多孔材料作为吸附剂以去除水中铬污染。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种CTAB改性梧桐树叶制作去除水中铬污染的多孔材料的方法，使用废弃物梧桐树叶制作改性多孔材料，通过采用十六烷基三甲基溴化胺CTAB浸渍实现对材料的氨基改性；具体包括以下步骤：
(1)梧桐树叶净化后磨成梧桐树叶粉末；
(2)将十六烷基三甲基溴化胺CTAB溶解于水中后与梧桐树叶粉末混合搅拌并加热至50-100℃；
(3)待梧桐树叶粉末和十六烷基三甲基溴化胺CTAB充分反应后浸泡搅拌并清洗、干燥得到多孔材料。
所述的步骤(2)中十六烷基三甲基溴化胺CTAB和梧桐树叶粉末投加量质量比为(5-10)：1。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
(1)采用梧桐树叶作为材料，容易获取，成本低廉；
(2)采用CTAB实现对梧桐树叶的孔道改造，增加材料比表面积以及表面官能团种类和数量，赋予被改性梧桐树叶更多的比表面积和活性吸附位点，进一步降低成本，提高对水中六价铬的吸附效率，还可实现废弃物的资源化利用；
(3)材料制备过程简单、操作方便。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的CTAB改性梧桐树叶多孔材料的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例一种CTAB改性梧桐树叶制作去除水中铬污染的多孔材料的方法，包括以下步骤：
(1)收集的梧桐树叶反复冲洗，去除灰尘和可溶性杂质后干燥，制成梧桐树叶粉末；
(2)取十六烷基三甲基溴化胺CTAB溶解于水中，十六烷基三甲基溴化胺CTAB和梧桐树叶粉末投加量质量比为5：1，用保鲜膜封口，加热至80℃；
(3)待梧桐树叶粉末和十六烷基三甲基溴化胺CTAB充分反应后用去离子水浸泡搅拌，反复清洗，去除过量的十六烷基三甲基溴化胺CTAB，制备的多孔材料吸附剂干燥后密封放入干燥器中。
采用本实施例方法，制备的CTAB改性梧桐树叶多孔材料表面出现大量孔道，如图1所示，孔径尺寸在100nm左右，在25℃，pH＝6条件下，对于初始浓度100mg/L的六价铬溶液的吸附量为74.8mg/g。
实施例2
本实施例一种CTAB改性梧桐树叶制作去除水中铬污染的多孔材料的方法，包括以下步骤：
(1)收集的梧桐树叶反复冲洗，去除灰尘和可溶性杂质后干燥，制成梧桐树叶粉末；
(2)取十六烷基三甲基溴化胺CTAB溶解于水中，十六烷基三甲基溴化胺CTAB和梧桐树叶粉末投加量质量比为10：1，用保鲜膜封口，加热至100℃；
(3)待梧桐树叶粉末和十六烷基三甲基溴化胺CTAB充分反应后用去离子水浸泡搅拌，反复清洗，去除过量的十六烷基三甲基溴化胺CTAB，制备的多孔材料吸附剂干燥后密封放入干燥器中。
采用本实施例方法，制备的CTAB改性梧桐树叶多孔材料表面出现大量孔道，孔径尺寸在100nm左右，在35℃，pH＝2条件下，对于初始浓度100mg/L的六价铬溶液的吸附量为137.9mg/g。

Claims (2)

1.一种CTAB改性梧桐树叶制作去除水中铬污染的多孔材料的方法，其特征在于：使用废弃物梧桐树叶制作改性多孔材料，通过采用十六烷基三甲基溴化胺CTAB浸渍实现对材料的氨基改性；具体包括以下步骤：
(1)将梧桐树叶净化后磨成梧桐树叶粉末；
(2)将十六烷基三甲基溴化胺CTAB溶解于去离子水中后与梧桐树叶粉末混合搅拌并加热至50-100℃；
(3)待梧桐树叶粉末和十六烷基三甲基溴化胺CTAB充分反应后浸泡搅拌并清洗、干燥得到多孔材料。
2.根据权利要求1所述的一种CTAB改性梧桐树叶制作去除水中铬污染的多孔材料的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中十六烷基三甲基溴化胺CTAB和梧桐树叶粉末投加量质量比为(5-10)：1。
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