復(fù)合改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了復(fù)合改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應(yīng)用，以生物質(zhì)材料核桃殼為材料，先用環(huán)氧氯丙烷為醚化劑、二乙烯三胺為交聯(lián)劑引入氨基基團(tuán)，后使用硅烷偶聯(lián)劑kh550進(jìn)一步復(fù)合改性反應(yīng)制得改性粉粒即為復(fù)合改性核桃殼吸附劑。本發(fā)明的吸附劑有優(yōu)異的吸附容量，不僅對印染廢水中染料的去除率高，而且對重金屬廢水的處理效果顯著；本發(fā)明的制備方法所需原料來源廣泛，其制得的成品綜合性能優(yōu)異。
【專利說明】復(fù)合改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于改性吸附劑材料制備領(lǐng)域，特別是涉及針對印染廢水中陰離子染料的復(fù)合改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的飛速發(fā)展和農(nóng)村城鎮(zhèn)建設(shè)的進(jìn)一步加快，工業(yè)廢水及生活污水的排放日漸增加，特別是印染廢水、重金屬污染廢水對生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響日益嚴(yán)重，對其進(jìn)行相應(yīng)處理已成為環(huán)境治理中越來越突出的問題。目前吸附處理印染廢水已證明是一種簡單高效的方法。其中活性炭吸附因其方法簡單，操作簡易和去除效率高等諸多優(yōu)勢已成為目前應(yīng)用最廣的廢水處理技術(shù)，但耗量大、成本高及再生會產(chǎn)生二次污染等限制了其進(jìn)一步的發(fā)展應(yīng)用。
[0003]許多學(xué)者便是用農(nóng)林副產(chǎn)物，如核桃殼、花生殼、香蕉皮、柚子皮和秸桿等，經(jīng)過一系列簡單的物理化學(xué)改性改性，制成了廉價、選擇吸附性高的吸附劑，并已證明具有不錯的效果。尋找一種成本低廉、易獲得和吸附效果好的農(nóng)林廢棄物作為吸附劑來處理這類廢水具有理論及實(shí)際意義。
[0004]中國專利CN 200510040485.8公開的“一種利用秸桿制備陽離子型吸附劑的制備方法及應(yīng)用”，將粉碎后的秸桿用檸檬酸改性，回流12h，過濾，蒸餾水洗至中性，整個過程工藝復(fù)雜，改性添加劑用量大，成本高；余純麗等人在安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(20):9618-9620期刊中發(fā)表的“甲醛改性花生殼對亞甲基藍(lán)的吸附特性研究” 一文中，通過甲醛改性花生殼對亞甲基藍(lán)的吸附試驗(yàn)，制得對亞甲基藍(lán)有很好吸附性的的吸附材料，但對染料的吸附量太小，耗材大；黃江盛等人于“茶葉質(zhì)鐵對活性艷紅K-2BP染料和活性嫩黃K-6G染料的吸附性能研究”一文中談及用改性茶葉與Fe3+反應(yīng)，制得吸附材料茶葉質(zhì)鐵，但對兩種染料的吸附量都較低，且最佳pH接近1，難以推廣使用。中國專利申請CN103223332A公開的“一種含偕胺肟基的改性硅膠吸附劑及其制備方法”和中國專利申請CN103223333A公開的“一種制備含雙偕胺肟基的硅膠吸附劑及其制備方法”，都提出了制備改性的硅膠吸附劑方案，雖與原材料的吸附性能相比有很大的提高，但改性后的對銅的最大吸附量也分別只有20mg/g和30mg/g,仍存在較大的局限性。
[0005]專利或是論文中使用核桃殼作為吸附劑材料用于染料去除方面仍鮮有發(fā)現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)或是將其直接作為吸附劑吸附染料，如SCI論文:Effective removal of Maxilon RedGRL from Aqueous solution by walnut shell:nonlinear Kinetic and EquilibriumModels，但發(fā)現(xiàn)用未改性核桃殼作為吸附劑吸附處理染料廢水的效果并不好，吸附量僅為10?50mg/g?；蚴怯械膶⑵渥龀苫钚蕴?，如SCI論文:Preparation of activated carbonsfrom walnut shells via vacuum chemical activation and their application formethylene blue removal □但活性炭卻有成本高，難再生等缺點(diǎn)。再則，通過改性核桃殼吸附劑處理重金屬廢水的SCI文章有！Removal of Cr (VI) from aqueous solutions bymodified walnut shells，但改性核桃殼吸附劑對絡(luò)的飽和吸附量也僅為30.99 mg/g。[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本 申請人:在中國專利申請201310324695.4中提出了“一種改性核桃殼陽離子吸附劑的制備方法”，該方法制得的改性吸附劑為含多氨基的改性核桃殼陽離子吸附劑，對去除印染廢水中活性艷紅K-2BP染料有較好的效果，但還存在明顯不足:一是該改性方法制得的吸附劑表面接枝氨基量較少，其對染料的吸附能力仍然不足；二是用該改性吸附劑來處理的廢水類型極為有限，如用于吸附處理含陽離子染料和重金屬廢水的效率極低。
[0007]如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足已成為當(dāng)今改性吸附劑材料【技術(shù)領(lǐng)域】中亟待解決的重
點(diǎn)難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]解決的技術(shù)問題:本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出復(fù)合改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明是通過對比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定好和易再生的核桃殼進(jìn)行改性，得到改性核桃殼吸附劑，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明其不僅對印染廢水中染料的去除率高，而且對重金屬廢水的處理效果顯著，所制得的成品產(chǎn)物的綜合性能優(yōu)異。
[0009]技術(shù)方案:復(fù)合改性核桃殼吸附劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
【權(quán)利要求】
1.復(fù)合改性核桃殼吸附劑，其特征在于化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性核桃殼吸附劑，其特征在于:所述復(fù)合改性核桃殼吸附劑的的粒徑為0.065^0.2mm。
3.復(fù)合改性核桃殼吸附劑的制備方法，其特征在于具體步驟如下: (O將核桃殼洗凈粉碎過篩后，加入濃度為0.5^1.5mol/L氫氧化鈉溶液和環(huán)氧氯丙烷，于4(T65°C下攪拌改性4(T90min，用去離子水洗至中性后于65~100°C下真空烘干3~5h，制得一次改性核桃殼粉粒，其中:每克核桃殼粉粒中加入5~20mL的氫氧化鈉溶液和2~10mL的環(huán)氧氯丙烷； (2)將去離子水、氫氧化鈉粉末和二乙烯三胺加入步驟(1)得到的一次改性核桃殼粉粒中，于65~80°C下攪拌4(T90min，用去離子水洗至中性，于65~100°C下真空烘干3飛h，制得二次改性核桃殼粉粒，其中:每克一次改性核桃殼粉粒加入3(T50mL去離子水、0.f 2g氫氧化鈉粉末和5~20mL的二乙烯三胺； (3)往步驟(2)得到的二次改性核桃殼粉粒中加入硅烷偶聯(lián)劑kh550和N，N-二甲基甲酰胺，在6(T85°C下冷凝回流0.5~2h，反應(yīng)后過濾，使用乙醇洗滌至中性并于5(T65°C下真空烘干3lh，即制得復(fù)合改性核桃殼吸附劑成品，其中:每克二次改性核桃殼粉粒中加入110 mL硅烷偶聯(lián)劑kh550和l(T50mL N, N- 二甲基甲酰胺。
4.復(fù)合改性核桃殼吸附劑在印染廢水和含重金屬廢水處理中的應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合改性核桃殼吸附劑在印染廢水和含重金屬廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于:處理印染廢水時復(fù)合改性核桃殼吸附劑與印染廢水的用量比為(0.25^10) g: 1L，處理重金屬廢水時復(fù)合改性核桃殼吸附劑與重金屬廢水的用量比為(0.5~20) g:1L0
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合改性核桃殼吸附劑在印染廢水和含重金屬廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于:處理印染廢水和重金屬廢水的設(shè)定溫度為2(T30°C，攪拌時間為60~240min，沉淀時間為20~30min。
【文檔編號】C02F1/28GK103752280SQ201410006079
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】方芳, 林俊雄, 操家順, 薛朝霞, 張明婷, 秦敏敏, 李文靜 申請人:河海大學(xué), 南京河?？萍加邢薰?br>