CN113522250A - 一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113522250A
CN113522250A CN202110751213.8A CN202110751213A CN113522250A CN 113522250 A CN113522250 A CN 113522250A CN 202110751213 A CN202110751213 A CN 202110751213A CN 113522250 A CN113522250 A CN 113522250A
Authority
CN
China
Prior art keywords
eutectic solvent
magnesium
based lignin
nitrogen
lignin
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
Application number
CN202110751213.8A
Other languages
English (en)
Inventor
林晓清
张晓东
刘耀
陶顺辉
郑晓洁
胡蕾
冼晓玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN202110751213.8A priority Critical patent/CN113522250A/zh
Publication of CN113522250A publication Critical patent/CN113522250A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/264Synthetic macromolecular compounds derived from different types of monomers, e.g. linear or branched copolymers, block copolymers, graft copolymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28011Other properties, e.g. density, crush strength
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/308Dyes; Colorants; Fluorescent agents

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

本发明公开了一种镁氮掺杂的低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用。镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料的制备方法,包括以下步骤:胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物混合反应,得到镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其中胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物的固液比为1g:(50~200mL);混合反应的温度为60~100℃,时间为4~9h;所述胺化低共熔溶剂基木质素的氮含量为1.05~2.04%。本发明制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料利用静电吸引力吸附废水中的亚甲基蓝等阳离子染料,镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素对亚甲基蓝的吸附容量为198mg/g。

Description

一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及一种生物质资源的高效利用技术领域,更具体地,涉及一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用。
背景技术
近些年来,有机染料在塑料、橡胶、皮革制品和美容行业等各个领域广泛使用,然而,含有有机染料污水的随意排放会导致严重的环境污染。有机染料中的亚甲基蓝是一种常见的阳离子染料,亚甲基蓝在水体中浓度过高,会影响水的色度、浊度等性质。
现有技术已经对有机染料废水处理相关技术进行了大量的研究,目前主要的废水处理方法有沉降、絮凝、氧化、电化学、膜过滤和吸附等。然而,这些方法大多数都需要特殊的设备和维护,存在废水处理效率低、材料使用后再生费用高、材料难以承受二次污染等缺陷,因此这些方法的应用受到限制。废水处理方法中的吸附以其方便、高效、低成本和环保等特点在众多方法中脱颖而出,被公认为有机染料废水有效处理的关键技术。活性炭作为传统的吸附剂通常用于各种废水处理,然而,活性炭具有成本高和再生困难的缺陷和不足。不断涌现的生物质吸附剂,因其丰富的资源和绿色营销理念而引起了人们的浓厚兴趣。
目前,大部分木质素作为工业副产品被燃烧发电,这带来了巨大的资源浪费和严重的空气污染。木质素是自然界中唯一具有芳香环结构的天然生物聚合物,是取之不尽用之不竭的可再生资源的典范。木质素富含酚类羟基、羧基和羰基等含氧官能团,为染料提供了无数的结合位点,因此木质素被认为是一种有效的天然染料吸附剂。
现有技术CN111269274A提供了一种含双酮结构的木质素降解产物的制备方法,其以木质素为原料,以低共熔溶剂为反应溶剂,得到的含双酮结构的木质素降解产物,用于阴离子染料的吸附。然而,其制备的低共熔溶剂基木质素在水中的zeta电位为-17.73,低共熔溶剂基木质素在水中的负电荷较少,因此与阳离子染料产生静电吸附作用较小,从而阳离子染料的吸附容量较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有低共熔溶剂基木质素在水中的zeta电位较低,低共熔溶剂基木质素在水中的负电荷较少,与阳离子染料产生静电吸附作用较小,因此对阳离子有机染料吸附性能有待于进一步改善的缺陷和不足,提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料的制备方法。
本发明的目的是提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料。
本发明的又一目的是提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料在吸附阳离子有机染料中的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料的制备方法,包括以下步骤:
胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物混合反应,得到镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,
其中胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物的固液比为1g:(50~200mL);
混合反应的温度为60~100℃,时间为4~9h;
所述胺化低共熔溶剂基木质素的氮含量为1.05~2.04%。
本发明将低共熔溶剂基木质素胺化处理后,氮原子接枝到木质素的活性基团上,再与含镁化合物混合后,氮原子和镁离子之间进行螯合,得到镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,该材料在水中的zeta电位从-17.73迅速下降至-24.2,即增加了材料带负电荷的量,因此能够通过静电吸引作用大量吸附水体中的阳离子染料,从而增加实现材料的吸附性能。
胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物的固液比过大,镁离子的含量过少,镁元素不足以充分掺杂到吸附材料中,会导致材料在水中的zeta电位无法大幅下降,从而无法充分吸附水体中的阳离子染料,因此吸附容量不高。
胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物的固液比过小,镁离子的含量过多,影响胺化低共熔溶剂基木质素表面结构,使阳离子染料不易进入吸附材料内部,影响材料的吸附性能。
混合反应的温度过高,反应时间过长,镁离子的过多掺杂材料在水中的zeta电位会升高,从而降低材料的吸附性能。
混合反应的温度过低,反应时间过短,镁离子的含量过低,材料在水中的zeta电位会升高,从而降低材料的吸附性能。
所述胺化低共熔溶剂基木质素的氮含量可以为1.05%、1.58%和2.04%。
优选地,所述胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物的固液比为1g:(70~150mL)。
优选地,所述胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物混合反应的温度为65~90℃,时间为5~8h。
优选地,所述胺化低共熔溶剂基木质素的氮含量为1.58%。
优选地,所述胺化低共熔溶剂基木质素的制备方法包括如下步骤:
低共熔溶剂基木质素与胺醛溶液进行曼尼希反应,纯化后得到胺化低共熔溶剂基木质素,
其中反应温度为70~100℃,反应时间为4~9h;
低共熔溶剂基木质素与胺醛溶液的固液比为2g:(3~6mL),胺醛溶液中胺和醛的体积比为(2~5):1。
胺包括伯胺、仲胺和三乙基四胺中的一种,可以为二亚乙基三胺。
醛可以为甲醛。
胺和醛的摩尔比可以为(3~4):1。
曼尼希反应后,调节所得液体的pH值为1~4,使胺化木质素充分析出。
纯化过程为抽滤、洗涤,滤渣干燥至恒重,得到胺化低共熔溶剂基木质素。
优选地,所述低共熔溶剂基木质素的制备方法包括如下操作:
将木质纤维素和低共熔溶剂混合反应,析出纯化得到低共熔溶剂基木质素;
其中,反应温度为80~130℃,反应时间为3~6h。
用低共熔溶剂提取木质素,能够提高木质素的纯度,提高木质素的产率。
其中,析出纯化可以为在40~70℃条件下搅拌,加入无水乙醇后过滤,滤液在54℃下进行旋蒸,再加入超纯水静置后过滤得到低共熔溶剂基木质素。
优选地,所述低共熔溶剂的制备方法包括如下操作:
三乙基苄基氯化铵和乳酸溶液混合反应,
其中,三乙基苄基氯化铵和乳酸溶液的摩尔比为(0.5~4):9;
混合反应温度为70~100℃,混合时间为0.5~3h。
三乙基苄基氯化铵作为氢键受体,具有优异的相转移能力,能够将原料中的木质素转移到低共熔溶剂中,提高低共熔溶剂基木质素的纯度和产率。
本发明还保护上述所述制备方法得到的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料。
本发明还保护上述所述镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料在吸附阳离子有机染料中的应用。
本发明的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,在水中的zeta电位大幅下降,能够与水体中的带有正电的阳离子染料发生静电吸附作用,因此能够应用在阳离子有机染料的吸附中。
优选地,所述应用中的阳离子有机染料为亚甲基蓝,吸附条件为pH值4~11,温度30~50℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明在低共熔溶剂木质素上接枝氮原子得到胺化低共熔溶剂基木质素,再将镁离子掺杂到胺化低共熔溶剂木质素中,通过木质素接枝的氮原子和镁离子之间的螯合,制备得到镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,该材料在水中带负电,而且zeta电位从-17.73降低到-24.2,该材料带的负电荷大幅增加,因此能够利用静电吸引力吸附废水中的亚甲基蓝等阳离子染料。
本发明制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,显著改善了低共熔溶剂基木质素的吸附性能,吸附材料制备方法简单、经济、环保且易于工业化。
本发明的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素对亚甲基蓝的吸附在10min内吸附容量即可达到97mg/g,达到吸附平衡时,吸附容量为198mg/g。
附图说明
图1为实施例1中低共熔溶剂基木质素、镁掺杂低共熔溶剂基木质素和镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素的XPS图谱分析。
图2为pH对镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料吸附亚甲基蓝吸附性能影响的柱状图(图2由表3的数据制备得到)。
图3为温度对镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料吸附亚甲基蓝吸附性能影响的趋势图(图3由表4的数据制备得到)。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明,本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法如下:
S1.制备低共熔溶剂:称取摩尔比为1:9的三乙基苄基氯化铵和乳酸溶液放入三口烧瓶,将三口烧瓶放置于80℃水浴锅下搅拌反应1h左右,直至混合液呈现澄清透明,得到低共熔溶剂。反应完后将反应液转移至锥形瓶中,冷却至室温保存备用。
S2.低共熔溶剂基木质素的制备:将烘干的甘蔗渣粉末与S1中制备的低共熔溶剂按照固液质量比1:15,加入至三口烧瓶中,在120℃下反应4h。反应完成之后转入60℃的水浴锅中,开启磁力搅拌,向其中加入3~5倍体积左右的无水乙醇。后过滤,滤液在54℃下进行旋蒸。过后加入3~5倍体积超纯水静置4h后过滤,得到低共熔溶剂基木质素。
S3.胺化低共熔溶剂基木质素的制备:称取2g低共熔溶剂基木质素,充分溶解于20mL 1mol/L氢氧化钠溶液中;加入3mL二亚乙基三胺和1mL甲醛进行曼尼希反应,在80℃的条件下反应时间为6h;反应结束后,用盐酸调节所得液体的pH为2,使胺化低共熔溶剂基木质素充分析出;抽滤、洗涤,滤渣干燥至恒重,得到胺化低共熔溶剂基木质素。
S4.将胺化低共熔溶剂基木质素与1mol/L的氯化镁溶液按照固液比为1g:100mL在70℃下加热混合反应6h,抽滤、洗涤,滤渣干燥至恒重,得到镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素。
实施例2
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S1中:三乙基苄基氯化铵和乳酸的摩尔比为0.5:9,混合反应温度为70℃,混合反应时间为0.5h;步骤S2中:反应温度为80℃,反应时间为3h;步骤S3中:反应温度为70℃,反应时间为4h,低共熔溶剂基木质素与胺醛溶液的固液比为2g:3mL,胺醛溶液中胺和醛的体积比为2:1。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例3
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S1中:三乙基苄基氯化铵和乳酸的摩尔比为4:9,混合反应温度为100℃,混合反应时间为3h;步骤S2中:反应温度为130℃,反应时间为6h;步骤S3中:反应温度为100℃,反应时间为9h,低共熔溶剂基木质素与胺醛溶液的固液比为2g:6mL,胺醛溶液中胺和醛的体积比为5:1。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例4
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S4中:胺化低共熔溶剂与含镁化合物的固液比为1g:50mL。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例5
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S4中:胺化低共熔溶剂与含镁化合物的固液比为1g:70mL。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例6
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S4中:胺化低共熔溶剂与含镁化合物的固液比为1g:150mL。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例7
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S4中:胺化低共熔溶剂与含镁化合物的固液比为1g:200mL。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例8
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S4中:反应温度为60℃,时间为4h。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例9
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S4中:反应温度为65℃,时间为5h。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例10
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S4中:反应温度为90℃,时间为8h。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例11
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法同实施例1,不同之处在于,步骤S4中:反应温度为100℃,时间为9h。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例12-19
本实施例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料在吸附阳离子有机染料中的应用。
其中镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料为实施例1中的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料。
吸附的具体操作:取0.02g实施例1制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素,加入到浓度为200ppm的50mL亚甲基蓝溶液中,于摇床中以150rpm摇速吸附反应。
具体的吸附应用条件见表1。
表1:实施例12~19的吸附应用条件
序号 pH 温度(℃)
实施例12 4.11 30
实施例13 5.47 30
实施例14 6.95 30
实施例15 8.11 30
实施例16 9.37 30
实施例17 10.86 30
实施例18 8.11 40
实施例19 8.11 50
对比例1
本对比例提供一种低共熔溶剂基木质素吸附材料,其制备方法包括如下步骤:
S1.称取一定质量的三乙基苄基氯化铵和乳酸溶液按照摩尔比1:9放入三口烧瓶随后将三口烧瓶放置于80℃水浴锅下搅拌反应1h左右,直至呈现澄清透明。反应完后转移至锥形瓶中,冷却至室温保存备;
S2.将烘干的甘蔗渣粉末与低共熔溶剂按照固液质量比1:15,加入至三口烧瓶中,在120℃下反应4h。反应完成之后转入60℃的水浴锅中,开启磁力搅拌,向其中加入3~5倍体积左右的无水乙醇。后过滤,滤液在54℃下进行旋蒸。过后加入3~5倍体积超纯水静置4h后过滤即为低共熔溶剂基木质素。
对比例2
本对比例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料在吸附阳离子有机染料中的应用。
与实施例12不同的是吸附应用条件,吸附pH值为1.27。
其余与实施例12相同,这里不再赘述。
对比例3
本对比例提供一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料在吸附阳离子有机染料中的应用。
与实施例12不同的是吸附应用条件,吸附pH值为3.18。
其余与实施例12相同,这里不再赘述。
性能测试
(1)X射线光电子能谱(XPS)图谱分析:
将实施例1制备的低共熔溶剂基木质素、胺化低共熔溶剂基木质素和镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素用X射线光电子能谱分析。
将实施例2~3制备的低共熔溶剂基木质素用X射线光电子能谱分析胺化低共熔溶剂基木质素氮含量。
(2)zeta电位(电动电势)测试:
将实施例1制备的低共熔溶剂基木质素、镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素用马尔文zs90型号电位仪测试zeta电位。
将实施例17制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素用马尔文zs90型号电位仪测试zeta电位。
测试方法为:将样品放置于去离子水中,随后用盐酸或氢氧化钠溶液调节溶液pH值。取一定量配置好的溶液测定zeta电位。
zeta电位结果如表2所示。
(3)吸附容量测试:取实施例1~11制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素和和对比例1制备的低共熔溶剂基木质素各0.02g,分别加入到pH为8,浓度为200ppm的50mL亚甲基蓝溶液中,于30℃的摇床中以150rpm摇速吸附反应0~600min内,取上层清液用UV-1800型号紫外分光光度计测定亚甲基蓝浓度。
测试方法为:将待测溶液放入玻璃比色皿中,调节波长为663nm处,测定亚甲基蓝浓度。
吸附容量结果如表2所示。
(4)pH对吸附容量影响的测试:将实施例1制备的镁氮掺杂低共熔溶剂在实施例12~17和对比例2~3的应用条件中应用,测试吸附容量,吸附容量结果如表3和图2所示,图2由表3中的数据制备得到。
(5)温度对吸附容量影响的测试:将实施例1制备的镁氮掺杂低共熔溶剂在实施例15、实施例18和实施例19的应用条件中应用,测试吸附容量,测试结果如表4和图3所示,图3由表4中的数据制备得到。
结果分析
(1)X射线光电子能谱(XPS)图谱分析结果如图1所示。
从图1中可以看出,低共熔溶剂基木质素中所以不存在氮元素的峰,说明低共熔溶剂基木质素中不存在氮元素。胺化低共熔溶剂基木质素中,在400eV左右处出现了氮元素的峰,说明氮元素掺杂到了低共熔溶剂基木质素中。镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素中,在1300eV左右处出现了镁元素的峰,说明镁元素和胺化低共熔溶剂基木质素发生了螯合反应,镁元素掺杂到了胺化低共熔溶剂基木质素中,因此,通过实施例1的方法的确得到了镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素。
测试实施例1的低共熔溶剂基木质素主要含有紫丁香基(S)、愈创木基(G)单元结构。
测得胺化低共熔溶剂基木质素的氮含量为1.58%。
测得实施例2中胺化低共熔溶剂基木质素的氮含量为1.05%,
测得实施例3胺化低共熔溶剂基木质素的氮含量为2.04%。
(2)zeta电位测试结果。
测定实施例1制备的低共熔溶剂基木质素的zeta电位为-17.73、镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素的zeta电位为-24.2。
测定实施例19制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素的zeta电位为-37.53。
实施例2~实施例11的zeta电位见表2。
(3)吸附容量测试结果。
表2:实施例1~11和对比例1对亚甲基蓝的去除率、吸附容量和zeta电位的测试结果:
Figure BDA0003144487600000101
从表2可以看出,实施例1中镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素和对比例1中低共熔溶剂基木质素对亚甲基蓝的去除率和吸附容量分别为36%,14%和198mg/g,94mg/g,说明本发明制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素对亚甲基蓝的吸附性能比低共熔溶剂基木质素提高了110%。
(3)吸附pH值对吸附性能的影响。
上述应用的具体吸附效果见表3和图2,图2由表3中的数据制备得到。
表3:实施例1的材料在实施例12~17和对比例2~3的应用中的吸附容量
Figure BDA0003144487600000102
Figure BDA0003144487600000111
从表3和图2中可以看出,本发明制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素在pH值为4~11的范围内均具有稳定且高效的吸附容量。由于含有阳离子染料的废水的pH值一般为6~8,因此,本发明制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料可以应用到含有阳离子染料的废水处理中。
当pH值为10.86(接近11)时,zeta电位骤然降低到-37.53,使镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素表面带有更多的负电荷促进了吸附过程,因此吸附容量大幅增加。
当pH值大于11时,吸附容量相对于pH值为11时稍有增加,但是溶液碱性过强,不适用于实际废水处理。
当pH值为1~3时,吸附容量过低,而且溶液酸性过强,不适用于实际废水处理。
(4)吸附温度对吸附性能的影响。
上述应用的具体吸附效果见表4和图3,图3由表4中的数据制备得到。
表4:实施例1的材料在实施例15、实施例18和实施例19的应用条件中的吸附容量
Figure BDA0003144487600000112
Figure BDA0003144487600000121
从表4和图3中可以看出,在30℃~50℃的温度范围内,吸附的扩散速率快,在10min内吸附容量就可以达到97mg/g,达到吸附平衡时,吸附容量至少能达到204mg/g,说明本发明制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素均具有较好的吸附效果。
在亚甲基蓝的初始浓度为200ppm的条件下,温度越高,吸附材料对亚甲基蓝的吸附速率越高,但温度不会影响吸附材料的吸附容量。
由于本发明制备的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附阳离子染料的吸附反应为放热反应,当温度高于50℃时,吸附容量随温度的升高而降低。
当温度低于30℃时,吸附容量会小范围增加,但达到最大吸附容量时依然会保持不变。
另外,当亚甲基蓝的初始浓度为300ppm时,在吸附600min时,吸附容量为200mg/g。
综上所述,本发明的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料与废水质量体积比2g/L条件下,吸附剂对亚甲基蓝的吸附率达到了99%。吸附的扩散速率快,在10min内吸附容量就可以达到97mg/g,在温度为30~50℃以及pH值为4~11的条件下均具有较高的吸附容量。镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附剂对于实际水体有良好的应用前景。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物混合反应,得到镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料,
其中胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物的固液比为1g:(50~200mL);
混合反应的温度为60~100℃,时间为4~9h;
所述胺化低共熔溶剂基木质素的氮含量为1.05~2.04%。
2.如权利要求1所述制备方法,其特征在于,所述胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物的固液比为1g:(70~150mL)。
3.如权利要求1所述制备方法,其特征在于,所述胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物混合反应的温度为65~90℃,时间为5~8h。
4.如权利要求1所述制备方法,其特征在于,所述胺化低共熔溶剂基木质素的氮含量为1.58%。
5.如权利要求1所述制备方法,其特征在于,所述胺化低共熔溶剂基木质素的制备方法包括如下步骤:
低共熔溶剂基木质素与胺醛溶液进行曼尼希反应,纯化后得到胺化低共熔溶剂基木质素,
其中反应温度为70~100℃,反应时间为4~9h;
低共熔溶剂基木质素与胺醛溶液的固液比为2g:(3~6mL),胺醛溶液中胺和醛的体积比为(2~5):1。
6.如权利要求5所述制备方法,其特征在于,所述低共熔溶剂基木质素的制备方法包括如下操作:
将木质纤维素和低共熔溶剂混合反应,析出纯化得到低共熔溶剂基木质素;
其中,反应温度为80~130℃,反应时间为3~6h。
7.如权利要求6所述制备方法,其特征在于,所述低共熔溶剂的制备方法包括如下操作:
三乙基苄基氯化铵和乳酸溶液混合反应,
其中,三乙基苄基氯化铵和乳酸溶液的摩尔比为(0.5~4):9;
混合反应温度为70~100℃,混合反应时间为0.5~3h。
8.一种权利要求1~7任意一项所述制备方法得到的镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料。
9.如权利要求8所述镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料在吸附阳离子有机染料中的应用。
10.如权利要求9所述应用,其特征在于,所述应用中的阳离子有机染料为亚甲基蓝,吸附条件为pH值4~11,温度30~50℃。
CN202110751213.8A 2021-07-01 2021-07-01 一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用 Pending CN113522250A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110751213.8A CN113522250A (zh) 2021-07-01 2021-07-01 一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110751213.8A CN113522250A (zh) 2021-07-01 2021-07-01 一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113522250A true CN113522250A (zh) 2021-10-22

Family

ID=78126607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110751213.8A Pending CN113522250A (zh) 2021-07-01 2021-07-01 一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113522250A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115722198A (zh) * 2022-10-18 2023-03-03 北京林业大学 金属离子掺杂胺化木质素基染料吸附剂制备和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108341459A (zh) * 2018-04-20 2018-07-31 台州学院 一种纳米氧化镧改性的碱木质素吸附去除水体中磷的方法
CN110479217A (zh) * 2019-08-31 2019-11-22 中北大学 基于金属掺杂的胺化木质素及其制备和应用
CN113019334A (zh) * 2021-03-11 2021-06-25 东北林业大学 一种改性木质素磁性复合材料的制备及其去除废水中染料的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108341459A (zh) * 2018-04-20 2018-07-31 台州学院 一种纳米氧化镧改性的碱木质素吸附去除水体中磷的方法
CN110479217A (zh) * 2019-08-31 2019-11-22 中北大学 基于金属掺杂的胺化木质素及其制备和应用
CN113019334A (zh) * 2021-03-11 2021-06-25 东北林业大学 一种改性木质素磁性复合材料的制备及其去除废水中染料的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUNDAI等: "Highly selective and efficient lignin-magnesium for removing cationic dyes from wastewater", 《JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING》, vol. 8, pages 1 - 9 *
ZONGWEIGUO等: "Short-time deep eutectic solvent pretreatment for enhanced enzymatic saccharification and lignin valorization", 《GREEN CHEMISTRY》, vol. 21, pages 3099 - 3108 *
范娟等: "木质素基吸附材料的研究进展", 《中国造纸学报》, vol. 19, no. 2, pages 181 - 187 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115722198A (zh) * 2022-10-18 2023-03-03 北京林业大学 金属离子掺杂胺化木质素基染料吸附剂制备和应用
CN115722198B (zh) * 2022-10-18 2024-01-26 北京林业大学 金属离子掺杂胺化木质素基染料吸附剂制备和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106832265B (zh) 一种交联聚氨基酸型金属吸附剂、制备方法及吸附金属的方法
Wu et al. Functionalized agricultural biomass as a low-cost adsorbent: Utilization of rice straw incorporated with amine groups for the adsorption of Cr (VI) and Ni (II) from single and binary systems
KR20210088650A (ko) 공융 용매 및 리그닌 추출에서의 이의 응용
CN103554510B (zh) 一种端氨基改性纤维素及其制备方法和应用
CN109126697B (zh) 一种天然材料复合吸附剂及其制备方法、应用
CN111359594B (zh) 一种硼酸吸附材料及制备方法
CN110215902A (zh) 硅烷改性生物炭及其制备方法和应用
CN111229179A (zh) 一种木质素基阴离子染料吸附剂及其制备方法和应用
CN113522250A (zh) 一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用
CN113398901A (zh) 一种生物质基热敏仿生水凝胶吸附材料及其制备方法和应用
CN114522672B (zh) 一种用于抗生素吸附的生物质功能材料及其制备方法
Ncibi et al. Studies on the biosorption of textile dyes from aqueous solutions using Posidonia oceanica (L.) leaf sheath fibres
CN110642357B (zh) 一种用于微藻捕捉的絮凝剂及其制备方法和应用
CN106698581B (zh) 一种阳离子染料的吸附处理方法
CN102580698A (zh) 一种柿单宁吸附材料及其制备方法
CN112452310B (zh) 一种氮掺杂碳吸附剂及其制备方法和对有机染料的吸附应用
CN101053823A (zh) 聚间苯二胺用作汞离子吸附剂
Aini et al. Exploring Cacao Husk Waste–Surface Modification, Characterization, and its Potential for Removing Phosphate and Nitrate Ions
CN110698566B (zh) 一种用于微藻捕捉的絮凝剂及其制备方法和应用
CN110743508A (zh) 一种生物质基复合材料的制备方法
CN107413210A (zh) 一种多巴胺和葡萄糖改性交联聚酰亚胺纳滤膜的制备方法
CN110665466A (zh) 一种吸附水中Cd的磁性复合材料及其制备方法
CN110787777A (zh) 用于吸附锑离子或总磷的吸附剂
CN115254059A (zh) 一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/edta/聚吡咯吸附材料及其制备方法
CN113952940A (zh) 一种选择性去除Sb离子的表面印迹微球吸附材料的制备方法

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

Application publication date: 20211022

RJ01 Rejection of invention patent application after publication