CN112108127A - 一种百香果皮吸附材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种百香果皮吸附材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112108127A CN112108127A CN202011106037.4A CN202011106037A CN112108127A CN 112108127 A CN112108127 A CN 112108127A CN 202011106037 A CN202011106037 A CN 202011106037A CN 112108127 A CN112108127 A CN 112108127A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- passion fruit
- fruit peel
- carrying
- raw material
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 244000288157 Passiflora edulis Species 0.000 title claims abstract description 156
- 235000000370 Passiflora edulis Nutrition 0.000 title claims abstract description 156
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 29
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- LRWZZZWJMFNZIK-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-3-methyloxirane Chemical compound CC1OC1Cl LRWZZZWJMFNZIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SNMVRZFUUCLYTO-UHFFFAOYSA-N n-propyl chloride Chemical compound CCCCl SNMVRZFUUCLYTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 2
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 39
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 2
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 10
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 7
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 7
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 5
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 3
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 3
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N tetraethylenepentamine Chemical compound NCCNCCNCCNCCN FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 208000005623 Carcinogenesis Diseases 0.000 description 1
- 235000013730 Passiflora edulis f flavicarpa Nutrition 0.000 description 1
- 240000004520 Passiflora ligularis Species 0.000 description 1
- 235000013744 Passiflora ligularis Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000031320 Teratogenesis Diseases 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000036952 cancer formation Effects 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 231100000504 carcinogenesis Toxicity 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000012039 electrophile Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000006735 epoxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 1
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
- B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
- C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
本发明涉及工业铬废水处理技术领域，尤其涉及一种百香果皮吸附材料及其制备方法和应用。所述百香果皮吸附材料的制备方法包括以下步骤：对百香果皮原料进行碱处理，得到第一百香果皮；将所述第一百香果皮与双氧水混合，进行氧化反应，得到第二百香果皮；将所述第二百香果皮、亲电试剂与环氧氯丙烷混合，进行改性反应，得到第三百香果皮；将所述第三百香果皮与二乙烯三胺混合，进行第一接枝反应，然后向第一接枝反应体系中加入三乙胺，进行第二接枝反应，固液分离后对所得固体进行干燥，得到百香果皮吸附材料。本发明制备的百香果皮吸附材料可以选择性吸附废水中的六价铬离子，且具有良好的吸附性能。
Description
技术领域
本发明涉及工业铬废水处理技术领域，尤其涉及一种百香果皮吸附材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业的不断发展，重金属废水的大量排放对环境产生严重的破坏，且影响人体健康。铬是一种危害性极大的环境污染物，常以Cr(VI)和Cr(III)的形式存在，Cr(VI)是一种急性致癌物质，毒性远高于Cr(III)。铬及其化合物被广泛应用在电镀、冶金、制革、金属加工、木材保存、油漆和颜料的生产等工业领域中，这些行业产生大量含铬的废水，这些废水容易通过食物链被人体吸收，当吸入过量时会引发致癌致畸和致突变。因此，如何更好的、更有效的处理六价铬离子废水已成为水污染控制领域中的一个难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种百香果皮吸附材料及其制备方法和应用，本发明制备的百香果皮吸附材料可以选择性吸附废水中的六价铬离子，且具有良好的吸附性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种百香果皮吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
对百香果皮原料进行碱处理，得到第一百香果皮；
将所述第一百香果皮与双氧水混合，进行氧化反应，得到第二百香果皮；
将所述第二百香果皮、亲电试剂与环氧氯丙烷混合，进行改性反应，得到第三百香果皮；
将所述第三百香果皮与二乙烯三胺混合，进行第一接枝反应，然后向第一接枝反应体系中加入三乙胺，进行第二接枝反应，固液分离后对所得固体进行干燥，得到百香果皮吸附材料。
优选的，所述碱处理采用的碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；所述碱液的浓度为1~5mol/L，所述百香果皮原料与碱液的用量比为1g:（5~25）mL。
优选的，所述碱处理的温度为80~100℃，时间为2~6h。
优选的，所述第一百香果皮的用量以百香果皮原料的用量计，所述百香果皮原料与双氧水的用量比为1g:（5~15）mL；所述氧化反应的温度为80~100℃，时间为2~6h。
优选的，所述第二百香果皮的用量以百香果皮原料的用量计，所述百香果皮原料与含氧氯丙烷的用量比为20g:（1~5）mL；所述改性反应的温度为80~100℃，时间为1~2h。
优选的，所述第三百香果皮的用量以百香果皮原料的用量计，所述百香果皮原料与二乙烯三胺的用量比为20g:（1~5）mL，所述百香果皮原料与三乙胺的用量比为4g:（1~10）mL。
优选的，所述第一接枝反应的温度为80~100℃，时间为1~2h。
优选的，所述第二接枝反应的温度为80~100℃，时间为1~5h。
本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的百香果皮吸附材料。
本发明还提供了上述方案所述百香果皮吸附材料在处理六价铬废水中的应用。
本发明提供了一种百香果皮吸附材料的制备方法，包括以下步骤：对百香果皮原料进行碱处理，得到第一百香果皮；将所述第一百香果皮与双氧水混合，进行氧化反应，得到第二百香果皮；将所述第二百香果皮、亲电试剂与环氧氯丙烷混合，进行改性反应，得到第三百香果皮；将所述第三百香果皮与二乙烯三胺混合，进行第一接枝反应，然后向第一接枝反应体系中加入三乙胺，进行第二接枝反应，固液分离后对所得固体进行干燥，得到百香果皮吸附材料。
本发明将百香果皮原料进行碱处理，去除百香果皮的色素和果胶，防止色素和果胶影响对六价铬离子的吸附，然后采用双氧水对碱处理后得到的第一百香果皮进行氧化，去除百香果皮本身的颜色，进一步防止对六价铬离子的吸附产生不利影响；之后采用环氧氯丙烷对氧化得到的第二百香果皮进行改性，以便于后续将二乙烯三胺和三乙胺接枝到百香果皮上，本发明先后采用二乙烯三胺和三乙胺进行接枝反应，在百香果皮上接枝大量的活性氨基，活性氨基构成了百香果皮吸附材料表面的活性吸附位点，有利于六价铬离子在生物质吸附剂表面的物理吸附和化学吸附反应进行，从而增大了对六价铬离子的吸附量。
附图说明
图1是实施例1制备的百香果皮吸附材料的扫描电镜照片；
图2是实施例1制备的百香果皮吸附材料在不同pH条件下吸附六价铬离子的吸附容量图；
图3是实施例1制备的百香果皮吸附材料对六价铬离子的吸附动力学曲线；
图4是实施例1制备的百香果皮吸附材料对六价铬离子的吸附等温线；
图5是实施例1制备的百香果皮吸附材料对六价铬离子的不同初始浓度影响图；
图6是实施例1和对比例1~2制备的百香果皮吸附材料对六价铬离子的吸附容量图；
图7是实施例1和对比例3~4制备的百香果皮吸附材料对六价铬离子的吸附容量图。
具体实施方式
本发明提供了一种百香果皮吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
对百香果皮原料进行碱处理，得到第一百香果皮；
将所述第一百香果皮与双氧水混合，进行氧化反应，得到第二百香果皮；
将所述第二百香果皮、亲电试剂与环氧氯丙烷混合，进行改性反应，得到第三百香果皮；
将所述第三百香果皮与二乙烯三胺混合，进行第一接枝反应，然后向第一接枝反应体系中加入三乙胺，进行第二接枝反应，固液分离后对所得固体进行干燥，得到百香果皮吸附材料。
在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
本发明对百香果皮原料进行碱处理，得到第一百香果皮。
本发明对所述百香果皮原料的来源没有特殊要求，本领域熟知的百香果皮均可。在本发明中，所述百香果皮原料优选为黄色百香果皮。在本发明中，所述百香果皮原料的粒径优选为60~120目，更优选为80~110目，进一步优选为90~100目。在本发明中，所述碱处理采用的碱液优选为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，更优选为氢氧化钠溶液；所述碱液的浓度优选为1~5mol/L，更优选为2~3mol/L，最优选为2mol/L；所述百香果皮原料与碱液的用量比优选为1g:（5~25）mL，更优选为1g:（10~20）mL，最优选为1g:20mL。在本发明中，所述碱处理的温度优选为80~100℃，更优选为90℃，时间优选为2~6h，更优选为3~5h，最优选为4h。
在本发明中，所述碱处理的过程优选为将百香果皮原料和碱液混合反应。本发明利用碱处理去除百香果皮的色素和果胶，色素的存在会影响对六价铬离子的吸附效果。
所述碱处理后，本发明优选还包括将碱处理后的体系进行抽滤，洗涤至中性，得到第一百香果皮。本发明对所述抽滤和洗涤的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的抽滤和洗涤过程即可。
得到第一百香果皮后，本发明将所述第一百香果皮与双氧水混合，进行氧化反应，得到第二百香果皮。
在本发明中，所述第一百香果皮的用量以百香果皮原料的用量计，所述百香果皮原料与双氧水的用量比优选为1g:（5~15）mL，更优选为1g:（7~12）mL，最优选为1g:10mL。在本发明中，所述氧化反应的温度优选为80~100℃，更优选为90℃；时间优选为2~6h，更优选为3~5h，最优选为4h。
在本发明中，所述第一百香果皮与双氧水的混合方式优选为：将所述双氧水逐滴加入到第一百香果皮中。本发明采用逐滴加入的方式可以防止一次性加入剧烈反应带来的安全隐患。
完成所述氧化反应后，本发明优选还包括将氧化反应后的体系进行抽滤，洗涤至中性后干燥，得到第二百香果皮。本发明对所述干燥的条件没有特殊要求，采用本领域熟知的干燥条件即可。六价铬离子有颜色，本发明利用双氧水将第一百香果皮氧化，可以去除果皮本身的颜色，防止对吸附六价铬离子产生不良影响。
得到第二百香果皮后，本发明将所述第二百香果皮、亲电试剂与环氧氯丙烷混合，进行改性反应，得到第三百香果皮。
在本发明中，所述亲电试剂优选为二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇或二甲基亚砜（DMSO），更优选为DMF。
在本发明中，所述第二百香果皮的用量以百香果皮原料的用量计，所述百香果皮原料与含氧氯丙烷的用量比优选为20g:（1~5）mL，更优选为20g:（2~4）mL，最优选为20g:3mL；所述百香果皮原料与亲电试剂的用量比优选为2g:（1~5）mL，更优选为1g:2.5mL。
本发明优选先将第二百香果皮和亲电试剂混合，置于80~100℃的水浴锅中，然后加入环氧氯丙烷进行改性反应。在本发明中，所述改性反应的温度优选为80~100℃，更优选为90℃，时间优选为1~2h，更优选为2h。
本发明在所述改性反应过程中，环氧氯丙烷在亲电试剂的作用下先开环，然后和百香果上C6的羟基发生反应。本发明利用环氧氯丙烷作为接枝二乙烯三胺和三乙胺的纽带。
得到第三百香果皮后，本发明将所述第三百香果皮与二乙烯三胺混合，进行第一接枝反应，然后向第一接枝反应体系中加入三乙胺，进行第二接枝反应，固液分离后对所得固体进行干燥，得到百香果皮吸附材料。
在本发明中，所述第三百香果皮的用量以百香果皮原料的用量计，所述百香果皮原料与二乙烯三胺的用量比优选为20g:（1~5）mL，更优选为20g:（1~3）mL，最优选为20g:1mL；所述百香果皮原料与三乙胺的用量比优选为4g:（1~10）mL，更优选为4g:（1~5）mL，最优选4g:2mL。
在本发明中，所述第一接枝反应的温度优选为80~100℃，更优选为85~95℃，最优选为90℃；所述第一接枝反应的时间优选为1~2h，更优选为1h。本发明在所述第一接枝反应过程中，二乙烯三胺的氨基通过与开环的环氧化产物反应，接枝到第三百香果皮上。
在本发明中，所述第二接枝反应的温度优选为80~100℃，更优选为85~95℃，最优选为90℃；所述第二接枝反应的时间优选为1~5h，更优选为2~3h，最优选为2h。本发明在所述第二接枝反应过程中，三乙胺在开环的环氧氯丙烷的交联下与二乙烯三胺的另一个氨基反应，接枝到第三百香果皮上，得到具有大量活性氨基的百香果皮吸附材料。
本发明先接枝二乙烯三胺，然后再接枝三乙胺，可以提高活性氨基的数量，提高对六价铬离子的吸附效果。若先接枝三乙胺，则无法再接枝二乙烯三胺。
本发明对所述固液分离的方式没有特殊要求，采用本领域熟知的过滤方式即可，具体的如过滤。
完成所述固液分离后，本发明优选还包括对分离得到的固体进行洗涤。本发明对所述洗涤的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的洗涤过程即可。
本发明对所述干燥的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的干燥过程即可。
本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的百香果皮吸附材料。本发明制备的百香果皮吸附材料表面含有大量的活性氨基，而六价铬通常以CrO4 2-的形式存在，所述百香果皮吸附材料表面大量的活性氨基容易和CrO4 2-产生静电引力而将六价铬离子吸附，从而具有较大的吸附容量。
本发明提供了上述方案所述百香果皮吸附材料在处理六价铬离子废水中的应用。
在本发明中，所述应用的方法优选包括以下步骤：将百香果皮吸附材料添加到含有六价铬离子的废水中，在搅拌条件下进行吸附反应。
本发明对所述废水中六价铬离子的浓度没有特殊要求，任意需要处理的含有六价铬离子的废水均可。本发明对所述废水的来源没有特殊要求，本领域熟知的含有六价铬离子的废水均可。在本发明的实施例中，所述废水中六价铬离子的浓度优选为50~2000mg/L，更优选为100~500mg/L。在本发明中，所述百香果皮吸附材料的用量优选为0.1~1g/L，更优选为1g/L。在本发明中，所述废水的pH值优选在7以下，更优选为2~6，最优选为2。
在本发明中，所述搅拌的转速优选为100~200rpm，更优选为180rpm。在本发明中，所述吸附反应的温度优选为20~30℃，更优选为25℃。本发明中，所述吸附反应的时间优选在0.5h以上，更优选为0.5~72h，进一步优选为2~40h，最优选为5~10h。
下面结合实施例对本发明提供的百香果皮吸附材料及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将20g且过100目筛的百香果皮粉末置于烧杯中，加入400mL浓度为2M的NaOH溶液中，在90℃条件下进行碱处理4小时，抽滤、洗涤至中性，将所得第一百香果皮置于三口瓶，在90℃逐滴加入200mL双氧水，氧化反应4小时，抽滤、洗涤至中性后干燥，得到第二百香果皮；
将所述第二百香果皮置于两口瓶中，加入25mL DMF，置于90℃的水浴锅中加入3mL的环氧氯丙烷，改性反应2h，得到第三百香果皮；
向所述第三百香果皮中加入1mL的二乙烯三胺，在90℃第一接枝反应1h，后再加入10mL的三乙胺在90℃第二接枝反应2小时、抽滤、洗涤后干燥，得到百香果皮吸附材料。
图1为实施例1制备的百香果皮吸附材料的扫描电镜照片，由图1可知，本发明制备的百香果皮吸附材料表面光滑无孔，呈不规则结构。
对比例1
与实施例1的不同之处仅在于未采用三乙胺进行第二接枝反应。
对比例2
与实施例1的不同之处仅在于未采用二乙烯三胺进行第一接枝反应，而直接采用三乙胺对第三果皮进行第二接枝反应。
对比例3
与实施例1的不同之处仅在于将二乙烯三胺改为乙二胺。
对比例4
与实施例1的不同之处仅在于将二乙烯三胺改为四乙烯五胺。
应用例1~5采用的六价铬离子溶液均为重铬酸钾溶液。
应用例1
分别移取10mL初始浓度为500mg/L的六价铬离子溶液置于50mL的离心管中，通过0.1mol/L的NaOH溶液或0.1mol/L的H2SO4溶液调节溶液的pH值，加入10mg实施例1制备的百香果皮吸附材料，在室温下，180rmp转速下恒温震荡吸附240min后，于11000r/min离心机中离心，取上清液，采用分光光度法测定上清液中六价铬离子溶液的浓度，结果如附图2。
由图2可知，本发明制备的百香果皮吸附材料在酸性条件下对六价铬离子的吸附容量较碱性条件下的吸附容量大，尤其是在pH值为2的条件下吸附性能最好。
应用例2
分别移取300mL浓度为100mg/L的六价铬离子于500mL烧杯中，加入50mg的实施例1制备的百香果皮吸附材料，加入搅拌子，通过0.1mol/L的NaOH溶液或0.1mol/L的H2SO4溶液调节溶液pH值为2，直接放入恒温水浴锅中，调节温度为25℃，180rmp下经行搅拌处理每隔1、3、5、10、20、30、60、90、120、150、180、240、300、360、420、480、540、600、660、720、780、840、900min间隔取样，于同一位置取3mL置于离心管，于11000r/min离心机中离心，取上清液，采用分光光度法测定上清液中六价铬离子的浓度，结果如附图3。
由图3可知，随着吸附时间的延长，吸附逐渐达到平衡，当吸附时间为10h时，达到吸附平衡，说明本发明制备的百香果皮吸附材料可以在相对短时间内达到吸附平衡。
应用例3
分别移取20mL不同浓度六价铬离子于100mL聚乙烯塑料瓶中，浓度分别为50、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1500、2000mg/L，加入20mg的实施例1制备的百香果皮吸附材料，通过0.1mol/L的NaOH溶液或0.1mol/L的H2SO4溶液调节溶液pH值为2，置于恒温摇床中，调节温度为25℃，转速180rmp，震荡时间为48h，后取10mL样品于离心管中，于11000r/min离心机中离心，取上清液，采用分光光度法测定上清液中六价铬离子的浓度，结果如附图4。
由图4可知，本发明制备的百香果皮吸附材料对六价铬离子具有较大的吸附容量，最大吸附容量为650mg/g。
应用例4
分别移取20mL不同浓度六价铬离子于100mL聚乙烯塑料瓶中，浓度分别为25、50、75、100、150、200、300、400、500、600、700、800mg/L，加入20mg的实施例1制备的百香果皮吸附材料，通过0.1mol/L的NaOH溶液或0.1mol/L的H2SO4溶液调节溶液pH值为2，置于恒温摇床中，调节温度为25 ℃，转速180rmp，震荡时间为48h，后取10mL样品于离心管中，于11000r/min离心机中离心，取上清液，采用分光光度法测定上清液中六价铬离子的浓度，结果如附图5。
由图5可知，本发明制备的百香果皮吸附材料在较高初始浓度300mg/L时，对六价铬的去除率还能高达90%以上，具有良好的去除效果。
应用例5
分别移取10mL初始浓度为500mg/L的六价铬离子溶液置于50mL的离心管中，通过0.1mol/L的NaOH溶液或0.1mol/L的H2SO4溶液调节溶液的pH值为2，分别加入10mg实施例1以及对比例1~4制备的百香果皮吸附材料，在室温下，180rmp转速下恒温震荡吸附240min后，于11000r/min离心机中离心，取上清液，采用分光光度法测定上清液中六价铬离子溶液的浓度，计算吸附量，结果见图6和图7。
图6中，GA代表对比例1，即只采用二乙烯三胺进行了第一接枝反应，；DA代表实施例1，即依次采用二乙烯三胺和三乙胺进行第一接枝反应和第二接枝反应；GAT代表对比例2，即只采用三乙胺进行了第二接枝反应。由图6可知，仅采用二乙烯三胺进行第一接枝反应或仅采用三乙胺进行第二接枝反应，均不利于对六价铬离子的吸附。
图7中，AA代表对比例3，即依次采用乙二胺和三乙胺进行第一接枝反应和第二接枝反应； DA代表实施例1，即依次采用二乙烯三胺和三乙胺进行第一接枝反应和第二接枝反应； TA对比例4，即依次采用四乙烯五胺和三乙胺进行第一接枝反应和第二接枝反应。由图7可知，当将二乙烯三胺改为其他多胺时，会降低对六价铬离子的吸附。
由以上实施例可知，本发明制备的百香果皮吸附材料对六价铬离子具有良好的吸附性能，且能够在相对较短的时间内达到吸附平衡。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种百香果皮吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对百香果皮原料进行碱处理，得到第一百香果皮；
将所述第一百香果皮与双氧水混合，进行氧化反应，得到第二百香果皮；
将所述第二百香果皮、亲电试剂与环氧氯丙烷混合，进行改性反应，得到第三百香果皮；
将所述第三百香果皮与二乙烯三胺混合，进行第一接枝反应，然后向第一接枝反应体系中加入三乙胺，进行第二接枝反应，固液分离后对所得固体进行干燥，得到百香果皮吸附材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱处理采用的碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；所述碱液的浓度为1~5mol/L，所述百香果皮原料与碱液的用量比为1g:（5~25）mL。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱处理的温度为80~100℃，时间为2~6h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一百香果皮的用量以百香果皮原料的用量计，所述百香果皮原料与双氧水的用量比为1g:（5~15）mL；所述氧化反应的温度为80~100℃，时间为2~6h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二百香果皮的用量以百香果皮原料的用量计，所述百香果皮原料与含氧氯丙烷的用量比为20g:（1~5）mL；所述改性反应的温度为80~100℃，时间为1~2h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第三百香果皮的用量以百香果皮原料的用量计，所述百香果皮原料与二乙烯三胺的用量比为20g:（1~5）mL，所述百香果皮原料与三乙胺的用量比为4g:（1~10）mL。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述第一接枝反应的温度为80~100℃，时间为1~2h。
8.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述第二接枝反应的温度为80~100℃，时间为1~5h。
9.权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的百香果皮吸附材料。
10.权利要求9所述百香果皮吸附材料在处理六价铬废水中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011106037.4A CN112108127A (zh) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | 一种百香果皮吸附材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011106037.4A CN112108127A (zh) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | 一种百香果皮吸附材料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112108127A true CN112108127A (zh) | 2020-12-22 |
Family
ID=73794621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011106037.4A Pending CN112108127A (zh) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | 一种百香果皮吸附材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112108127A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113351153A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 桂林理工大学 | 一种MgFe-LDO-MnO2复合材料的制备方法及其应用 |
| CN113351154A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 桂林理工大学 | 一种MnZnFe-LDH材料的制备方法及其应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060073499A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-04-06 | Chuichi Hirayama | Nucleic acid adsorbent; methods for adsorbing, removing, dissociating, and recovering nucleic acids using the same; and method for regenerating the same |
| CN102059099A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-18 | 中南大学 | 一种废水处理用生物吸附剂及其制备方法 |
| CN102553538A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-07-11 | 山东大学 | 一种改性花生壳阳离子型吸附剂、制备方法及应用 |
| CN103381357A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-11-06 | 河海大学 | 一种改性核桃壳阳离子吸附剂的制备方法 |
| CN105289524A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-02-03 | 湖南有色金属研究院 | 柚子皮重金属吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN106179239A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-12-07 | 梁珑 | 柚子皮改性氨基功能化吸附剂的制备方法及其应用 |
| CN107362782A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-11-21 | 南京林业大学 | 一种秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN111644157A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-09-11 | 普洱学院 | 一种吸附剂及其制备方法与应用 |
-
2020
- 2020-10-15 CN CN202011106037.4A patent/CN112108127A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060073499A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-04-06 | Chuichi Hirayama | Nucleic acid adsorbent; methods for adsorbing, removing, dissociating, and recovering nucleic acids using the same; and method for regenerating the same |
| CN102059099A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-18 | 中南大学 | 一种废水处理用生物吸附剂及其制备方法 |
| CN102553538A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-07-11 | 山东大学 | 一种改性花生壳阳离子型吸附剂、制备方法及应用 |
| CN103381357A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-11-06 | 河海大学 | 一种改性核桃壳阳离子吸附剂的制备方法 |
| CN105289524A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-02-03 | 湖南有色金属研究院 | 柚子皮重金属吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN106179239A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-12-07 | 梁珑 | 柚子皮改性氨基功能化吸附剂的制备方法及其应用 |
| CN107362782A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-11-21 | 南京林业大学 | 一种秸秆负载聚乙烯亚胺吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN111644157A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-09-11 | 普洱学院 | 一种吸附剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ROSANGELA A. JACQUES 等: "Yellow passion-fruit shell as biosorbent to remove Cr(III) and Pb(II) from aqueous solution" * |
| VELMURUGAN P. 等: "Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCES》 * |
| 郑君里: "胺基改性百香果果皮吸附剂的制备及其对染料MO、ART和Cr（Ⅵ）的吸附性能研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 * |
| 陈素红: "玉米秸秆的改性及其对六价铬离子吸附性能的研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113351153A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 桂林理工大学 | 一种MgFe-LDO-MnO2复合材料的制备方法及其应用 |
| CN113351154A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 桂林理工大学 | 一种MnZnFe-LDH材料的制备方法及其应用 |
| CN113351153B (zh) * | 2021-05-24 | 2022-08-09 | 桂林理工大学 | 一种MgFe-LDO-MnO2复合材料的制备方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Manirethan et al. | Kinetic and thermodynamic studies on the adsorption of heavy metals from aqueous solution by melanin nanopigment obtained from marine source: Pseudomonas stutzeri | |
| CN112108127A (zh) | 一种百香果皮吸附材料及其制备方法和应用 | |
| Dong et al. | A novel method for amino starch preparation and its adsorption for Cu (II) and Cr (VI) | |
| Yuan et al. | Schiff base–Chitosan grafted l-monoguluronic acid as a novel solid-phase adsorbent for removal of congo red | |
| Han et al. | Selective removal of 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid from water by molecularly-imprinted amino-functionalized silica gel sorbent | |
| CN106824102B (zh) | 一种高效吸附重金属离子Cd2+的溶解性有机质浸渍生物炭及其制备方法和应用 | |
| CN109499519B (zh) | 硫改性的铁锰双金属氧化物及其制备方法和应用 | |
| CN108786734A (zh) | 磁性氧化石墨烯/聚乙烯亚胺吸附剂及其制备方法与应用 | |
| CN106423072A (zh) | 一种吸附重金属离子的氧化石墨烯‑巯基化合物复合材料及其制备方法 | |
| CN105618002B (zh) | 改性淀粉／氧化石墨烯磁性复合微球及其制备方法 | |
| CN105642254B (zh) | 一种具有同时吸附重金属离子和有机染料的木质素基聚合物、制备方法与应用 | |
| Mostafa et al. | Preparation of poly (DMAEM)-cross linked pregelled starch graft copolymer and its application in waste water treatments | |
| CN106111065A (zh) | 一种改性活性炭吸附剂及其制备方法和应用 | |
| Su et al. | Preparation of a surface molecular‐imprinted adsorbent for Ni2+ based on Penicillium chrysogenum | |
| CN108929457A (zh) | 一种tpu防水透气膜及其制备方法 | |
| Nosrati et al. | Polyethyleneimine functionalized mesoporous diatomite particles for selective copper recovery from aqueous media | |
| CN113318710A (zh) | 一种氧化石墨烯/壳聚糖复合材料吸附剂的制备方法 | |
| CN114130370B (zh) | 一种壳聚糖与鼠李糖脂复合物及其制备方法与用途 | |
| CN108722203A (zh) | 一种高通量聚苯胺复合纳滤膜的制备方法 | |
| Zang et al. | Preparation of a novel adsorbent and heavy metal ion adsorption | |
| CN113750972B (zh) | 铬离子吸附剂及其制备方法 | |
| CN107138140A (zh) | 用于处理染料废水的纳米吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN108640262A (zh) | 磁性纳米壳聚糖微球及其制备方法 | |
| CN106040180A (zh) | 一种改性纳米二氧化硅材料及其制备方法和应用 | |
| CN107051411B (zh) | 一种磁性氧化石墨烯制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201222 |