一種農(nóng)作物秸稈染料吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種農(nóng)作物秸稈染料吸附材料的制備方法，其特征工藝步驟如下：將秸稈粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺中，置于超聲波清洗槽30～50℃超聲處理20～60分鐘，然后將植酸和尿素加入到上述體系中，升溫到50～90℃，反應(yīng)2～6h后將產(chǎn)物冷卻至室溫，沉淀，洗滌，干燥，粉碎，得到植酸改性秸稈。將衣康酸用NaOH中和，然后加入植酸改性秸稈、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和交聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢?0min后逐漸升溫至50～60℃，最后將氧化還原引發(fā)劑緩慢滴加到聚合體系中，引發(fā)聚合反應(yīng)3～5小時(shí)，聚合結(jié)束后經(jīng)沉淀、洗滌和干燥得到農(nóng)作物秸稈染料吸附材料，對初始濃度為200～2000mg/L的陽離子染料水溶液吸附容量達(dá)到195～1400mg/g，脫色率達(dá)55～90%，室溫吸附100～200min達(dá)到吸附平衡，可廣泛應(yīng)用于陽離子染料的吸附、分離、提純以及陽離子染料廢水的環(huán)境污染治理等。
【專利說明】一種農(nóng)作物秸稈染料吸附材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的制備方法，本發(fā)明制備的農(nóng)作物秸桿染料吸附材料適用于陽離子染料的吸附分離與脫色等，可廣泛應(yīng)用于陽離子染料的吸附、分離、提純以及陽離子染料廢水的環(huán)境污染治理等。
【背景技術(shù)】
[0002]染料廢水是含有染料的有色廢水，主要來源于染料及染料中間體生產(chǎn)行業(yè)和紡織，皮革，造紙，橡膠，塑料，化妝品，制藥和食品等不同行業(yè)，具有組成復(fù)雜、水量和水質(zhì)變化大、色度高、COD和BOD濃度高、懸浮物多、難生物降解物質(zhì)多等特點(diǎn)，是較難處理的工業(yè)廢水之一。另外，染料廢水不僅有明顯的色度，影響感官，并且廢水中含對水體或人體有毒有害的污染物，染料廢水若不經(jīng)過處理直接排放，會(huì)引起水體生態(tài)環(huán)境的破壞，有毒有害物進(jìn)入食物鏈，會(huì)影響人體的健康。因此有效處理染料廢水已成為當(dāng)今社會(huì)亟需解決的問題。
[0003]目前處理染料廢水的方法主要有化學(xué)、生物、物理法等。沉淀絮凝法操作簡單，成本低，但產(chǎn)生的大量污泥增加運(yùn)營成本。電解法處理廢水時(shí)消耗電和金屬電極量大。光催化氧化只對低濃度染料廢水效果好。生物法選擇性較單一、且微生物對環(huán)境敏感。吸附法操作簡單，成本低、效果好，吸附劑易于回收利用。常用的吸附劑有活性炭、礦物、樹脂類吸附劑等?；钚蕴课搅?qiáng)，去除率高，但成本高，一般只用于濃度較低的印染廢水處理或深度處理。礦物包括天然沸石、膨潤土等，其離子交換能力和吸附性能較好，但活性低，再生困難。而樹脂類吸附劑處理效率高，可在一定條件下再生，再生后仍可保持高效，適用于染料廢水的處理。 [0004]高吸水樹脂具有吸附容量大、吸附速率快、良好的循環(huán)吸附性以及環(huán)境友好性等優(yōu)點(diǎn)。此外，高吸水樹脂的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能性官能團(tuán)使它具有高滲透性及較好的離子吸附性，因此高吸水樹脂作為染料吸附樹脂的研究逐漸引起人們的關(guān)注。王永生等用改性凹凸棒與聚(丙烯酸-丙烯酰胺)接枝共聚得到復(fù)合高吸水樹脂用于亞甲基藍(lán)染料的吸附，60°C時(shí)吸附量達(dá)到1273mg/g。李勝芳將直鏈淀粉復(fù)合聚(丙烯酸-丙烯酰胺-甲基丙烯酸酯)樹脂用于結(jié)晶紫染料的吸附，得出其吸附過程符合Langmuir模型及準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。Paulino等研究了改性阿拉伯糖與聚丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚復(fù)合高吸水樹脂對亞甲基藍(lán)染料的吸附性能，最大吸附容量為48mg/g，脫色率為98%。余響林等采用丙烯酸高吸水樹脂對3種陽離子染料-孔雀石綠、亞甲基藍(lán)和中性紅的吸附效果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)含羧基和磺酸基較多的高吸水樹脂對三種染料吸附較好，吸附率均超過90%。
[0005]為了降低高吸水樹脂的成本以及更好的構(gòu)建多孔三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，近年來的研究主要由改性后的植物纖維素與各種聚合物單體進(jìn)行接枝共聚合成復(fù)合高吸水樹脂，因此秸桿復(fù)合高吸水樹脂逐漸成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。Xie等將小麥秸桿進(jìn)行堿預(yù)處理，然后與丙烯酸和凹凸棒石接枝共聚合成了含氮和硼的高吸水性樹脂，并研究了氮和硼的釋放特性。馮志鑫等用葵花秸桿髓與丙烯酸和丙烯酰胺接枝共聚得到的高吸水樹脂吸蒸餾水的倍率為293倍，吸自來水的倍率為154倍，吸生理鹽水的倍率為31倍，譚鳳芝等將玉米秸桿預(yù)處理后與丙烯酸接枝共聚制備高吸水性樹脂，吸水率最高達(dá)到291g/g，吸鹽水率達(dá)到49 g/g。王丹等利用麥秸桿、丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)為原料，通過接枝共聚合成兩性高吸水性樹脂，吸蒸餾水達(dá)853g/g、吸生理鹽水為118g/g。郭焱等將小麥秸桿進(jìn)行堿蒸煮預(yù)處理，與丙烯酸、丙烯酰胺接枝共聚合成農(nóng)用高吸水性樹脂，吸收去離子水達(dá)412g/g,吸收w (復(fù)混肥)=0.1%的水溶液達(dá)到126g/g。劉維等用麥稻桿和玉米桿與丙烯酸接枝共聚制備高吸水性樹脂，其中麥秸桿制備的吸水性樹脂的吸水倍率接近200，而玉米桿制備的吸水性樹脂的吸水倍率接近150。付忠實(shí)等將玉米秸桿與丙烯酸及其鈉鹽進(jìn)行接枝共聚，初步摸索出了聚合反應(yīng)的最佳條件，制得了性能較好、價(jià)格低廉的產(chǎn)品。萬濤等將玉米秸桿預(yù)處理后與丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯磺酸鈉進(jìn)行水溶液接枝共聚制備玉米秸桿復(fù)合高吸水性樹脂，發(fā)現(xiàn)當(dāng)秸桿含量為10%時(shí)，秸桿復(fù)合高吸水樹脂吸水10 min吸水率達(dá)到平衡吸水率的58%，吸水50 min秸桿復(fù)合高吸水樹脂吸水達(dá)到平衡，平衡吸水率近350 g /g。萬濤等將馬來酸酐改性秸桿與丙烯酸和丙烯酰胺接枝共聚制備的秸桿復(fù)合高吸水樹脂平衡吸水率和平衡吸鹽率可分別達(dá)到400~1000倍和30~80倍，吸水凝膠的凝膠強(qiáng)度達(dá)5~25Pa.s，吸水凝膠80~90°C干燥200min后的保水率為15~40%。
[0006]目前秸桿復(fù)合高吸水樹脂的制備方法主要是先對秸桿進(jìn)行糊化、酸、堿或酸酐處理，再與相應(yīng)功能單體反應(yīng)，主要研究秸桿復(fù)合高吸水樹脂的吸水、保水和吸鹽性能，而對染料的吸附性能的應(yīng)用研究較少，目前國內(nèi)外還未見報(bào)道有關(guān)植酸改性秸桿染料吸附材料的制備及其對陽離子染料溶液的吸附應(yīng)用研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的制備方法。采用植酸接枝改性秸桿，利用植酸分子中6個(gè)磷酸基團(tuán)和秸桿分子鏈羥基的化學(xué)反應(yīng)，在秸桿分子鏈上引入植酸基團(tuán)，增強(qiáng)了改性秸桿與聚合物基體之間的氫鍵作用，提高了改性秸桿在高吸水樹脂基體的分散程度。與此同時(shí)植酸單元的陰離子磷酸基團(tuán)數(shù)目多，可作為絡(luò)合離子和陰離子與陽離子染料產(chǎn)生絡(luò)合吸附和靜電吸附，提高農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的陽離子染料吸附性能。
`[0008]根據(jù)本發(fā)明的目的，提出了一種農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的方法，其特征有如下工藝步驟:
a)將秸桿剪成碎片，用去離子水洗滌3~4次，放入烘箱80°C下烘干，粉碎，篩取100-200目的秸桿粉末，將秸桿粉末加入到N，N-二甲基甲酰胺中，置于超聲波清洗槽30~50°C超聲處理20~60分鐘，然后將植酸和尿素加入到上述體系中，升溫到50~90°C，反應(yīng)2~6h后將產(chǎn)物冷卻至室溫，過濾，乙醇洗滌3~5次，70~80°C烘箱中干燥，粉碎，得到植酸改性秸桿；秸桿粉末、植酸、尿素和N，N-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為10~30:5~15:
0.5 ~3:100 ;
b)將一定量固體NaOH溶解于250mL去離子水中，然后在冰浴中將衣康酸緩慢滴加到NaOH水溶液中，充分?jǐn)嚢?，反?yīng)0.5~2h，衣康酸和NaOH的摩爾比為1:1~1.6 ;
c)向上述溶液中加入植酸改性秸桿、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和交聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢?0min，逐漸升溫至50~60°C，然后將氧化還原引發(fā)劑緩慢滴加到聚合體系中，引發(fā)聚合反應(yīng)3~5小時(shí)；衣康酸、丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮的質(zhì)量比為I~5:5~10:1~5 ;交聯(lián)劑占衣康酸、丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮單體質(zhì)量總量的0.1~0.8% ;氧化還原引發(fā)劑占衣康酸、丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮單體質(zhì)量總量的0.5%~2.0% ;植酸改性秸桿占衣康酸、丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮單體質(zhì)量總量的5~30% ；
d)將合成的農(nóng)作物秸桿染料吸附材料用乙醇沉淀，乙醇洗滌3~5次，70~80°C烘干，粉碎即得顆粒狀、淺黃色的農(nóng)作物秸桿染料吸附材料，對初始濃度為200~2000mg/l的陽離子染料水溶液吸附容量達(dá)到195~1400mg/g，脫色率達(dá)55~90%，室溫吸附100~200min達(dá)到吸附平衡。
[0009]本發(fā)明所使用的秸桿選自玉米秸桿、小麥秸桿、大豆秸桿、稻草秸桿、高梁秸桿和棉花稻桿。
[0010]本發(fā)明所使用的超聲波清洗槽頻率為20~80kHz、功率為300~3000W。
[0011]本發(fā)明所使用的交聯(lián)劑選自N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、乙二醇雙丙烯酸酯、一縮乙二醇雙丙烯酸酯、二縮乙二醇雙丙烯酸酯、1，3-丙二醇雙丙烯酸酯和聚乙二醇雙丙烯酸酯。
[0012]本發(fā)明所使用的氧化還原引發(fā)劑包括氧化劑和還原劑，氧化劑和還原劑的摩爾比為I~2:1。氧化劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀和過硫酸鈉，還原劑選自亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉。
[0013]本發(fā)明所使用的陽離子染料選自一價(jià)陽離子染料亞甲基藍(lán)、結(jié)晶紫、陽離子藍(lán)FGL、陽離子藍(lán)G、藏紅花T、陽離子翠藍(lán)GB、陽離子桃紅FF、陽離子橙R、陽離子黃X — 6G、陽離子桃紅FG、陽離子嫩黃7GL、陽離子猩紅、陽離子黃2RL、陽離子艷藍(lán)RL、陽離子藍(lán)X —GRL、陽離子藍(lán)和二價(jià)陽離子染料甲基綠。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果是:
1)反應(yīng)直接在水溶液中進(jìn)行，無環(huán)境污染，方法簡便易行，無需氮?dú)獗Ｗo(hù)，因此省去了氮?dú)庋b置，降低了設(shè)備的投入費(fèi)用；
2)采用植酸接枝改性秸桿，利用植酸分子中6個(gè)磷酸基團(tuán)和秸桿分子鏈羥基的化學(xué)反應(yīng)，在秸桿分子鏈上引入植酸基團(tuán)，增強(qiáng)了改性秸桿與聚合物基體之間的氫鍵作用，提高了改性秸桿在高吸水樹脂基體的分散程度。與此同時(shí)植酸單元的陰離子磷酸基團(tuán)數(shù)目多，可作為絡(luò)合離子和陰離子與陽離子染料產(chǎn)生絡(luò)合吸附和靜電吸附，提高農(nóng)作物秸桿染料吸附材料對陽離子染料的吸附性能；
3)以農(nóng)作物秸桿這一天然材料制備植酸改性秸桿染料吸附材料，具有生命周期鏈短、廢棄后可自然降解等綠色環(huán)保優(yōu)點(diǎn)，即充分利用了取之不盡的再生資源，又解決了秸桿焚燒的環(huán)境污染源，對治理目前我國秸桿焚燒以及印染廢水帶來的環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸桿的綜合利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要，具有巨大的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0015]本發(fā)明所述的農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的染料吸附速率、平衡吸附容量及脫色率測定方法如下。
[0016]將濃度為200_2000mg.L-1的陽離子染料溶液和0.2g干燥、研細(xì)的農(nóng)作物秸桿染料吸附材料放入250mL錐形瓶中，然后置于振蕩器中振蕩吸附，振蕩一定時(shí)間后取樣，采用紫外/可見分光光度 計(jì)在陽離子染料最大吸收波長處測定樣品的吸光度，每個(gè)樣品測量3次取平均值，陽離子染料吸附量平衡吸附容量qe和脫色率&分別按下式計(jì)算:
Qt (mg/g) = {^C0- Ct) V} /m(I)
Qe (mg/g) = {(C0- Ce) V} /m(2)Kd= {(c0- Ce) /Ct0I X 100%(3)
其中‘ G、和Ce分別為陽離子染料初始濃度、振蕩吸附一定時(shí)間陽離子染料濃度、陽離子染料吸附平衡濃度(rng.L-1)，K為溶液體積(L)，《為農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的質(zhì)量(g)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容，但是本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例1: 將玉米秸桿剪成碎片，用去離子水洗滌4次，放入烘箱80°C下烘干，粉碎，篩取200目的玉米秸桿粉末，將20g玉米秸桿粉末加入到200g N, N- 二甲基甲酰胺中，置于頻率為50kHz、功率為500W的超聲波清洗槽50°C超聲處理20分鐘，然后將15g植酸和2g尿素加入到上述體系中，升溫到60°C，反應(yīng)5h后將產(chǎn)物冷卻至室溫，過濾，乙醇洗滌5次，80°C烘箱中干燥，粉碎，得到植酸改性玉米秸桿；將5gNa0H溶解于250mL去離子水中，然后在冰浴中將IOg衣康酸緩慢滴加到NaOH水溶液中，充分?jǐn)嚢?，反?yīng)2h后加入13.8g植酸改性玉米秸桿、30g丙烯酰胺、6g乙烯基吡咯烷酮和0.23g N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，充分?jǐn)嚢?0min，逐漸升溫至60°C，然后將0.46g過硫酸銨和0.15g亞硫酸氫鈉緩慢滴加到聚合體系中，引發(fā)聚合反應(yīng)5小時(shí)后將合成的玉米秸桿染料吸附材料用乙醇沉淀，乙醇洗滌3次，80°C烘干，粉碎即得顆粒狀、淺黃色的玉米秸桿染料吸附材料，對初始濃度為200mg/L的陽離子染料結(jié)晶紫水溶液吸附容量達(dá)到195mg/g，脫色率達(dá)80%，室溫吸附IOOmin達(dá)到吸附平衡。
[0019]實(shí)施例2:
將小麥秸桿剪成碎片，用去離子水洗滌3次，放入烘箱80°C下烘干，粉碎，篩取100目的小麥秸桿粉末，將60g小麥秸桿粉末加入到200g N, N- 二甲基甲酰胺中，置于頻率為30kHz、功率為300W超聲波清洗槽30°C超聲處理60分鐘，然后將30g植酸和6g尿素加入到上述體系中，升溫到80°C，反應(yīng)3h后將產(chǎn)物冷卻至室溫，過濾，乙醇洗滌5次，70°C烘箱中干燥，粉碎，得到植酸改性小麥秸桿；將4.8gNa0H溶解于250mL去離子水中，然后在冰浴中將15g衣康酸緩慢滴加到NaOH水溶液中，充分?jǐn)嚢?，反?yīng)2h后加入9g植酸改性小麥秸桿、20g丙烯酰胺、IOg乙烯基吡咯烷酮和0.36g乙二醇雙丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢?0min，逐漸升溫至50°C，然后將0.33g過硫酸鈉和0.13g亞硫酸鈉緩慢滴加到聚合體系中，引發(fā)聚合反應(yīng)5小時(shí)后將合成的小麥秸桿染料吸附材料用乙醇沉淀，乙醇洗滌4次，80°C烘干，粉碎即得顆粒狀、淺黃色的小麥秸桿染料吸附材料，對初始濃度為500mg/L的陽離子染料陽離子藍(lán)G水溶液吸附容量達(dá)到460mg/g，脫色率達(dá)78%，室溫吸附150min達(dá)到吸附平衡。
[0020]實(shí)施例3:
將高梁秸桿剪成碎片，用去離子水洗滌4次，放入烘箱80°C下烘干，粉碎，篩取200目的高梁秸桿粉末，將30g高梁秸桿粉末加入到200g N, N- 二甲基甲酰胺中，置于頻率為80kHz、功率為3000W超聲波清洗槽50°C進(jìn)行超聲處理40分鐘，然后將20g植酸和3.5g尿素加入到上述體系中，升溫到90°C，反應(yīng)2h后將產(chǎn)物冷卻至室溫，過濾，乙醇洗滌3次，80°C烘箱中干燥，粉碎，得到植酸改性高梁秸桿；將8gNa0H溶解于250mL去離子水中，然后在冰浴中將20g衣康酸緩慢滴加到NaOH水溶液中，充分?jǐn)嚢瑁磻?yīng)0.5h后加入7.2g植酸改性高梁秸桿、20g丙烯酰胺、Sg乙烯基吡咯烷酮和0.192g —縮乙二醇雙丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢?0min，逐漸升溫至60°C，然后將0.71g過硫酸鉀和0.25g亞硫酸氫鈉緩慢滴加到聚合體系中，引發(fā)聚合反應(yīng)5小時(shí)后將合成的高梁秸桿染料吸附材料用乙醇沉淀，乙醇洗滌3次，80°C烘干，粉碎即得顆粒狀、淺黃色的高梁秸桿染料吸附材料，對初始濃度為2000mg/L的陽離子染料亞甲基藍(lán)水溶液吸附容量達(dá)到1400mg/g，脫色率達(dá)55%，室溫吸附200min達(dá)到吸附平衡。
[0021]實(shí)施例4:
將大豆秸桿剪成碎片，用去離子水洗滌4次，放入烘箱80°C下烘干，粉碎，篩取100目的大豆秸桿粉末，將25g大豆秸桿粉末加入到200g N, N- 二甲基甲酰胺中，置于頻率為20kHz、功率為500W超聲波清洗槽30°C超聲處理60分鐘，然后將15g植酸和2.5g尿素加入到上述體系中，升溫到50°C，反應(yīng)6h后將產(chǎn)物冷卻至室溫，過濾，乙醇洗滌5次，80°C烘箱中干燥，粉碎，得到植酸改性大豆秸桿；將5gNa0H溶解于250mL去離子水中，然后在冰浴中將15g衣康酸緩慢滴加到NaOH水溶液中，充分?jǐn)嚢?，反?yīng)2h后加入2.4g植酸改性大豆秸桿、25g丙烯酰胺、Sg乙烯基吡咯烷酮和0.384g I, 3-丙二醇雙丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢?0min，逐漸升溫至55°C，然后將0.56g過硫酸銨和0.32g硫代硫酸鈉緩慢滴加到聚合體系中，引發(fā)聚合反應(yīng)4小時(shí)后將合成的大豆秸桿染料吸附材料用乙醇沉淀，乙醇洗滌4次，70°C烘干，粉碎即得顆粒狀、淺黃色的大豆秸桿染料吸附材料，對初始濃度為300mg/L的陽離子染料陽離子桃紅FF水溶液吸附容量達(dá)到292mg/g，脫色率達(dá)85%，室溫吸附IOOmin達(dá)到吸附平衡。
[0022]實(shí)施例5:
將稻草秸桿剪成碎片，用去離子水洗滌4次，放入烘箱80°C下烘干，粉碎，篩取100目的稻草秸桿粉末，將40g稻草秸桿粉末加入到200g N, N- 二甲基甲酰胺中，置于頻率為50kHz、功率為300W超聲波清洗槽50°C超聲處理40分鐘，然后將25g植酸和4.0g尿素加入到上述體系中，升溫到90°C，反應(yīng)2h后將產(chǎn)物冷卻至室溫，過濾，乙醇洗滌3次，80°C烘箱中干燥，粉碎，得到植酸改性稻草秸桿；將IOgNaOH溶解于250mL去離子水中，然后在冰浴中將IOg衣康酸緩慢滴加到NaOH水溶液中，充分?jǐn)嘸拌，反應(yīng)2h后加入7.5g植酸改性稻草秸桿、40g丙烯酰胺、5g乙烯基吡咯烷酮和0.23g聚乙二醇雙丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢?0min，逐漸升溫至60°C，然后將0.21g過硫酸銨和0.07g亞硫酸氫鈉緩慢滴加到聚合體系中，引發(fā)聚合反應(yīng)3小時(shí)后將合成的稻草秸桿染料吸附材料用乙醇沉淀，乙醇洗滌5次，80°C烘干，粉碎即得顆粒狀、淺黃色的稻草秸桿染料吸附材料，對初始濃度為250mg/L的陽離子染料陽離子猩紅水溶液吸附容量達(dá)到210mg/g，脫色率達(dá)90%，室溫吸附120min達(dá)到吸附平衡。
[0023]實(shí)施例6:
將棉花秸桿剪成碎片，用去離子水洗滌4次，放入烘箱80°C下烘干，粉碎，篩取100目的棉花秸桿粉末，將50g棉花秸桿粉末加入到200g N, N- 二甲基甲酰胺中，置于頻率為50kHz、功率為500W超聲波清洗槽50°C超聲處理40分鐘，然后將IOg植酸和Ig尿素加入到上述體系中，升溫到70°C，反應(yīng)4h后將產(chǎn)物冷卻至室溫，過濾，乙醇洗滌5次，70°C烘箱中干燥，粉碎，得到植酸改性棉花秸桿；將IOgNaOH溶解于250mL去離子水中，然后在冰浴中將18g衣康酸緩慢滴加到NaOH水溶液中，充分?jǐn)嚢?，反?yīng)Ih后加入12.5g植酸改性稻草秸桿、25g丙烯酰胺、7g乙烯基吡咯烷酮和0.05g 二縮乙二醇雙丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢?0min，逐漸升溫至60°C，然后將0.38g過硫酸鈉和0.15g硫代硫酸鈉緩慢滴加到聚合體系中，引發(fā)聚合反應(yīng)4小時(shí)后將合成的稻草秸桿染料吸附材料用乙醇沉淀，乙醇洗滌3次，80°C烘干，粉碎即得顆粒狀、淺黃色的稻草秸桿染料吸附材料，對初始濃度為1000mg/L的陽離子染料甲基綠水溶液吸附容量達(dá)到650mg/ g，脫色率達(dá)58%，室溫吸附180min達(dá)到吸附平衡。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的制備方法，其特征在于有如下工藝步驟: 將秸桿剪成碎片，用去離子水洗滌3~4次，放入烘箱80°C下烘干，粉碎，篩取100-200目的秸桿粉末，將秸桿粉末加入到N，N- 二甲基甲酰胺中，置于超聲波清洗槽30~50°C超聲處理20~60分鐘，然后將植酸和尿素加入到上述體系中，升溫到50~90°C，反應(yīng)2~6h后將產(chǎn)物冷卻至室溫，過濾，乙醇洗滌3~5次，70~80°C烘箱中干燥，粉碎，得到植酸改性秸桿；秸桿粉末、植酸、尿素和N，N-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為10~30:5~15:0.5~3:100 ； 將一定量固體NaOH溶解于250mL去離子水中，然后在冰浴中將衣康酸緩慢滴加到NaOH水溶液中，充分?jǐn)嚢?，反?yīng)0.5~2h，衣康酸和NaOH的摩爾比為1:1~1.6 ; 向上述溶液中加入植酸改性秸桿、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和交聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢?0min，逐漸升溫至50~60°C，然后將氧化還原引發(fā)劑緩慢滴加到聚合體系中，引發(fā)聚合反應(yīng)3~5小時(shí)；衣康酸、丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮的質(zhì)量比為I~5:5~10:1~5 ;交聯(lián)劑占衣康酸、丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮單體質(zhì)量總量的0.1~0.8% ;氧化還原引發(fā)劑占衣康酸、丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮單體質(zhì)量總量的0.5%~2.0% ;植酸改性秸桿占衣康酸、丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮單體質(zhì)量總量的5~30% ； 將合成的農(nóng)作物秸桿染料吸附材料用乙醇沉淀，乙醇洗滌3~5次，70~80°C烘干，粉碎即得顆粒狀、淺黃色的農(nóng)作物秸桿染料吸附材料，對初始濃度為200~2000mg/l的陽離子染料水溶液吸附容量達(dá)到195~1400mg/g，脫色率達(dá)55~90%，室溫吸附100~200min達(dá)到吸附平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的制備方法，其特征在于:所述的秸桿選自玉米秸桿、小麥秸桿、大豆秸桿、稻草秸桿、高梁秸桿和棉花秸桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所`述的一種農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的制備方法，其特征在于:所述的超聲波清洗槽頻率為20~80kHz、功率為300~3000W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的制備方法，其特征在于:所述的交聯(lián)劑選自N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、乙二醇雙丙烯酸酯、一縮乙二醇雙丙烯酸酯、二縮乙二醇雙丙烯酸酯、1，3-丙二醇雙丙烯酸酯和聚乙二醇雙丙烯酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的制備方法，其特征在于:所述的氧化還原引發(fā)劑包括氧化劑和還原劑，氧化劑和還原劑的摩爾比為I~2:1，氧化劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀和過硫酸鈉，還原劑選自亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)作物秸桿染料吸附材料的制備方法，其特征在于:所述的陽離子染料選自一價(jià)陽離子染料亞甲基藍(lán)、結(jié)晶紫、陽離子藍(lán)FGL、陽離子藍(lán)G、藏紅花T、陽離子翠藍(lán)GB、陽離子桃紅FF、陽離子橙R、陽離子黃X — 6G、陽離子桃紅FG、陽離子嫩黃7GL、陽離子猩紅、陽離子黃2RL、陽離子艷藍(lán)RL、陽離子藍(lán)X — GRL、陽離子藍(lán)和二價(jià)陽離子染料甲基綠。
【文檔編號(hào)】C02F1/28GK103881033SQ201410066079
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】萬濤, 熊磊, 孫萌萌, 覃莉莉, 譚雪梅, 胡俊燕 申請人:成都理工大學(xué)