專利名稱：一種巰基棕櫚樹皮吸附劑的制備方法及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水體系中金屬離子的吸附劑的制備方法與應用技術，特別涉及一種巰基棕櫚樹皮吸附劑制備方法及應用技術。
背景技術：
棕櫚樹是多年生的常綠喬木植物，高可達7米；干直立，不分枝，為葉鞘形成的棕衣所包；因此棕櫚樹皮的纖維很長、強度大，通常用作制作床墊，是十分寶貴的生態(tài)資源之一，是一種可再生資源。目前棕櫚樹廣泛種植長江以南地帶，是十分珍貴的長纖維原料。這種天然高分子材料應用制作吸附具有天然、綠色、可生物降解的特點。自1971年日本的西末雄等首次將巰基接到脫脂棉的大分子鏈上，生成一種新的巰基鰲合固體吸附劑以來，以巰基為功能基團的分離富集吸附劑得到了廣泛的應用，這是由于巰基吸附劑中的活性基團巰基與某些重金屬離子有很強的鰲合作用。國內外都有通過化學反應把巰基接到天然大分子或樹脂上，從而制得巰基葡聚糖凝膠、巰基活性炭和巰基樹脂等，以實現(xiàn)對某些重金屬離子的定量吸附可達到某些重金屬離子的分離。國內巰基吸附劑的合成及應用，申請?zhí)枮?00310115874.3的專利中公開了一種制備巰基棉的方法，其特征是用硫代乙醇酸，四氫呋喃和濃硫酸配成反應液，反應液各組分的用量按體積計算，比例為:硫代乙醇酸:四氫呋喃:濃硫 酸=1:1:0.002，將反應液在磨口廣口瓶反應器中放置8 12分鐘；將脫脂棉放入反應器中，讓反應液完全浸泡脫脂棉，反應液與脫脂棉的用量是IOOmL反應液加入脫脂棉15克；磨口廣口瓶加塞后在35 45°C溫度下，放置45 50小時取出，抽濾，加無水乙醇洗滌，于40°C干燥；申請?zhí)枮?200410084394.X的專利中公開了巰基纖維素修飾材料的制備方法，其特征在于，制備工藝由巰基纖維素溶液的制備、用巰基纖維素溶液對活性炭的修飾、材料的洗滌和干燥工序組成；所述的巰基纖維素溶液的制備過程中采用了高比例的乙酸酐，溶液組成百分比為:棉花:2.(Te.0% ;巰基乙酸:25 35% ;乙酸酐:52.5 70.9% ;冰醋酸:2.0 6.0% ;硫酸:0.1 0.5% ;所述的巰基纖維素溶液對活性炭的修飾是把活性炭浸泡于巰基纖維素溶液中，3(T40°C溫度下，放置30分鐘。以上這兩個專利只有巰基吸附劑的制備方法，沒有對金屬離子吸附的描述。申請?zhí)枮?200810039202.1的專利中公開了巰基官能化二氧化硅中空微球作為汞離子吸附劑的用途，其對Hg2+的最大吸附容量為3477mg/g ;申請?zhí)枮?200910019165.2的專利中公開了巰基功能化絲瓜絡制備方法及應用，其特征是:在具塞的三角瓶中，按如下組成質量百分比加入，巰基乙酸:38 48%，四氫呋喃:30 40%，堿化改性的絲瓜絡:18 25%，濃硫酸:0.15 0.3%，加塞，于40°C恒溫放置48 h，然后用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，得到巰基功能化絲瓜絡。其對Cd2+的吸附容量可高達226mg/g，最高吸附率可達99.5%，對Fe3+的最大吸附量為30.12mg/g,對Zn2+的最大吸附量為41.81mg/g,對Cu2+的最大吸附量為29.26mg/g。申請?zhí)枮?201110276212.9的專利中公開了巰基亞麻的制備方法及應用，特點是:在具塞的三角瓶中，按如下組成質量百分比加入，巰基乙酸:45 52%，四氫呋喃:35 40%，脫膠亞麻:23 30%，冰醋酸:Γ .5%，濃硫酸:0.15 0.3%，加塞，于50 60。。下，攪拌下回流4飛h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，得到巰基亞麻，其對Cd2+的吸附容量可高達282mg/g，最高吸附率可達99.6%，對Pb2+的最大吸附量為519mg/g，對Cu2+的最大吸附量為160mg/g ；國內外對棕櫚樹皮化學改性和吸附性能未見報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供一種巰基棕櫚樹皮吸附劑的制備方法，主要使獲取的巰基棕櫚樹皮吸附劑作為水體系中重金屬離子的吸附劑的吸附容量更大。本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)。一種巰基棕櫚樹皮吸附劑的制備方法，特征在于該方法具有以下工藝步驟:
(O棕櫚樹皮預處理:將棕櫚樹皮用水洗滌去除泥土和雜質，放入容器中用水浸泡7^10天，以去除非纖維物質，將棕櫚樹皮剪 成小塊清水洗凈，真空干燥后進行粉碎，用80目的篩子過篩，得到預處理棕櫚樹皮；
(2)棕櫚樹皮堿化處理:將預處理棕櫚樹皮用質量百分濃度為2 8%的NaOH水溶液浸泡24 30h，煮沸0.5 lh，冷卻后用去離子水洗滌至中性，抽濾后7(T80°C烘干，得堿化棕櫚樹皮；
(3)巰基棕櫚樹皮吸附劑制備:在反應器中，按如下組成質量百分比加入，硫代乙醇酸:30 45%，四氫呋喃:25 40%，堿化棕櫚樹皮:20 35%，冰醋酸:0.5 2.5%，濃硫酸:0.15 0.3%，各組分之和為百分之百，加塞，于4(T45°C下，靜止反應48飛O h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35 45°C烘箱中干燥，得到巰基棕櫚樹皮吸附劑。本發(fā)明的另一目的是提供一種巰基棕櫚樹皮吸附劑作為吸附劑在水體系中金屬離子吸附中的應用，特點為:將制備好的巰基棕櫚樹皮吸附劑用去離子水浸泡廣2 h，按靜態(tài)法吸附。還可以將制備好的巰基棕櫚樹皮吸附劑用去離子水浸泡廣2 h，按動態(tài)法吸附。本發(fā)明的優(yōu)點及效果是:
(1)本發(fā)明獲得的疏基桐樹皮對Cd2+的吸附容量可聞達286mg/g，最聞吸附率可達98%,對Pb2+的最大吸附量為521mg/g，對Cu2+的最大吸附量為165mg/g ;具有巰基特性，可直接對水體中各種金屬離子的吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，解吸性能好，能夠在較寬的酸堿范圍內使用；
(2)本發(fā)明工藝簡單，條件易于控制，生產成本低，易于工業(yè)化生產；
(3)本發(fā)明獲得的巰基櫚樹皮具有良好的物理化學穩(wěn)定性和優(yōu)異的機械強度，與巰基棉、疏基亞麻相比反復使用次數(shù)大大提聞，可比疏基棉提聞40%、比疏基亞麻提聞12%,可比疏基絲瓜絡提聞8% ；
(4)本發(fā)明使用的櫚樹皮是天然再生高分子材料制作吸附劑，使用這種吸附劑對環(huán)境無污染，生產成本低，廢棄物可生物降解等優(yōu)點。
具體實施例方式實施例1 (1)棕櫚樹皮預處理:將棕櫚樹皮用水洗滌去除泥土和雜質，放入容器中用水浸泡I天，以去除非纖維物質，將棕櫚樹皮剪成小塊清水洗凈，真空干燥后進行粉碎，用80目的篩子過篩，得到預處理棕櫚樹皮；
(2)棕櫚樹皮堿化處理:將預處理棕櫚樹皮用質量百分濃度為5%的NaOH水溶液浸泡24h，煮沸l(wèi)h，冷卻后用去離子水洗滌至中性，抽濾后75°C烘干，得堿化棕櫚樹皮；
(3)巰基棕櫚樹皮吸附劑制備:在具塞的三角瓶中，加入20mL硫代乙醇酸和15mL四氫呋喃，加入0.5mL冰醋酸，加兩滴濃硫酸，混勻，加入IOg堿化棕櫚樹皮，加塞，于40°C下，靜止反應50 h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在40V烘箱中干燥，得到巰基棕櫚樹皮吸附劑。實施例2
(O棕櫚樹皮預處理:將棕櫚樹皮用水洗滌去除泥土和雜質，放入容器中用水浸泡7天，以去除非纖維物質，將棕櫚樹皮剪成小塊清水洗凈，真空干燥后進行粉碎，用80目的篩子過篩，得到預處理棕櫚樹皮；
(2)棕櫚樹皮堿化處理:將預處理棕櫚樹皮用質量百分濃度為2%的NaOH水溶液浸泡30h，煮沸l(wèi)h，冷卻后用去離子水洗滌至中性，抽濾后70°C烘干，得堿化棕櫚樹皮；
(3)巰基棕櫚樹皮吸附劑制備:在具塞的三角瓶中，加入40mL硫代乙醇酸和40mL四氫呋喃，加入2.0mL冰醋酸，加3滴濃硫酸，混勻，加入30g堿化棕櫚樹皮，加塞，于40°C下，靜止反應60 h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在40V烘箱中干燥，得到巰基棕櫚樹皮吸附劑。實施例3
(O棕櫚樹皮預處理:將棕櫚樹皮用水洗滌去除泥土和雜質，放入容器中用水浸泡10天，以去除非纖維物質，將棕櫚樹皮剪成小塊清水洗凈，真空干燥后進行粉碎，用80目的篩子過篩，得到預處理棕櫚樹皮；
(2)棕櫚樹皮堿化處理:將預處理棕櫚樹皮用質量百分濃度為8%的NaOH水溶液浸泡24h，煮沸0.5h，冷卻后用去離子水洗滌至中性，抽濾后75°C烘干，得堿化棕櫚樹皮；
(3)巰基棕櫚樹皮吸附劑制備:在具塞的三角瓶中，加入20mL硫代乙醇酸和25mL四氫呋喃，加入1.0mL冰醋酸，加兩滴濃硫酸，混勻，加入25g堿化棕櫚樹皮，加塞，于45°C下，靜止反應48 h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在45°C烘箱中干燥，得到巰基棕櫚樹皮吸附劑。實施例4
(O棕櫚樹皮預處理:將棕櫚樹皮用水洗滌去除泥土和雜質，放入容器中用水浸泡7天，以去除非纖維物質，將棕櫚樹皮剪成小塊清水洗凈，真空干燥后進行粉碎，用80目的篩子過篩，得到預處理棕櫚樹皮；
(2)棕櫚樹皮堿化處理:將預處理棕櫚樹皮用質量百分濃度為5%的NaOH水溶液浸泡24h，煮沸l(wèi)h，冷卻后用去離子水洗滌至中性，抽濾后75°C烘干，得堿化棕櫚樹皮；
(3)巰基棕櫚樹皮吸附劑制備:在具塞的三角瓶中，加入30mL硫代乙醇酸和40mL四氫呋喃，加入2.0mL冰醋酸，加兩滴濃硫酸，混勻，加入35g堿化棕櫚樹皮，加塞，于40°C下，靜止反應48 h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在40V烘箱中干燥，得到巰基棕櫚樹皮吸附劑。
實施例5
(O棕櫚樹皮預處理:將棕櫚樹皮用水洗滌去除泥土和雜質，放入容器中用水浸泡7天，以去除非纖維物質，將棕櫚樹皮剪成小塊清水洗凈，真空干燥后進行粉碎，用80目的篩子過篩，得到預處理棕櫚樹皮；
(2)棕櫚樹皮堿化處理:將預處理棕櫚樹皮用質量百分濃度為5%的NaOH水溶液浸泡24h，煮沸l(wèi)h，冷卻后用去離子水洗滌至中性，抽濾后70°C烘干，得堿化棕櫚樹皮；
(3)巰基棕櫚樹皮吸附劑制備:在具塞的三角瓶中，加入38mL硫代乙醇酸和25mL四氫呋喃，加入2.0mL冰醋酸，加兩滴濃硫酸，混勻，加入35g堿化棕櫚樹皮，加塞，于45°C下，靜止反應48 h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在40V烘箱中干燥，得到巰基棕櫚樹皮吸附劑。以上實施例制備的巰基棕櫚樹皮吸附劑，其巰基含量基本一致，應用化學分析法測定疏基的含量。巰基棕櫚樹皮吸附 劑應用方法:將制備好的巰基棕櫚樹皮吸附劑用去離子水浸泡1~2 h，按一種是靜態(tài)吸附法，另一種是動態(tài)吸附法，對金屬離子吸附進行應用。用靜態(tài)吸附法測定吸附性能，取不同濃度的金屬離子溶液20mL，在相同條件下加入等量的巰基棕櫚樹皮吸附劑，震蕩吸附2 h取清液，用原子吸收測定清液中金屬離子的濃度，根據吸附前后金屬離子溶液濃度變化計算出吸附率。用動態(tài)法測定吸附性能，將一定量的巰基棕櫚樹皮吸附劑以濕法裝入吸附柱，取不同濃度的金屬離子溶液，用稀酸和稀堿調節(jié)PH值，以2.0 mL/min的流速通過吸附柱，測定過濾液和柱上吸附的金屬離子量，由此計算吸附率。按上述方法制備巰基棕櫚樹皮吸附劑在金屬離子吸附中的應用。本發(fā)明的巰基棕櫚樹皮吸附劑在金屬離子吸附領域的應用為直接對水體中各種金屬離子的吸附和洗脫。其方法是:
(I)對于含有 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Fe3+、Ag+、Co2+、Ni2+、Pb2+、Se4+、Pt4+、Pd2+、Au3+中的一種或幾種的待處理水體系，采用巰基棕櫚樹皮吸附劑用靜態(tài)吸附的方法進行水處理，即取巰基棕櫚樹皮吸附劑浸沒于待處理水體系中，震蕩吸附2 h，其吸附規(guī)律如下:
a.對于堿金屬和堿土金屬如有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Al3+等不吸附，所以說試樣中存在堿金屬和堿土金屬時不影響巰基棕櫚樹皮吸附劑的吸附性能。b.對于貴金屬離子有較強的吸附性能，吸附強弱順序為:Pt4+> Au3+> Pd2+ > Ag+。c.對重金屬離子也有較強的吸附性能，吸附強弱順序為:Se4+、Ag+ > Cu2+ > Fe3+，Pb2+ > Zn2+〉Cd2+ > Co2+、Ni2+。吸附容量與巰基棕櫚樹皮吸附劑中巰基含量用量、吸附溫度、溶液體系的pH值等因素有關。(2)對于含有 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Fe3+、Ag+、Co2+、Ni2+、Pb2+、Se4+、Pt4+、Pd2+、Au3+中的一種或幾種的待處理水體系，采用巰基棕櫚樹皮吸附劑用動態(tài)吸附的方法進行水處理，其吸附的規(guī)律同上，吸附容量與巰基棕櫚樹皮吸附劑中巰基含量用量、吸附溫度、溶液體系的PH值、溶液的流速等因素有關。犾得的疏基亞麻對Cd2的吸附容量可聞達286mg/g,最聞吸附率可達98%,對Pb2 的最大吸附量為521mg/g,對Cu2+的最大吸附量為165mg/g。
權利要求
1.一種巰基棕櫚樹皮吸附劑制備方法，其特征是:在于該方法具有以下工藝步驟: (1)棕櫚樹皮預處理:將棕櫚樹皮用水洗滌去除泥土和雜質，放入容器中用水浸泡7^10天，以去除非纖維物質，將棕櫚樹皮剪成小塊清水洗凈，真空干燥后進行粉碎，用80目的篩子過篩，得到預處理棕櫚樹皮； (2)棕櫚樹皮堿化處理:將預處理棕櫚樹皮用質量百分濃度為2 8%的NaOH水溶液浸泡24 30h，煮沸0.5 lh，冷卻后用去離子水洗滌至中性，抽濾后7(T80°C烘干，得堿化棕櫚樹皮； (3)巰基棕櫚樹皮吸附劑制備:在反應器中，按如下組成質量百分比加入，硫代乙醇酸:30 45%，四氫呋喃:25 40%，堿化棕櫚樹皮:20 35%，冰醋酸:0.5 2.5%，濃硫酸:0.15 0.3%，各組分之和為百分之百，加塞，于4(T45°C下，靜止反應48飛O h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35 45°C烘箱中干燥，得到巰基棕櫚樹皮吸附劑。
2.根據權利要求1所述的巰基棕櫚樹皮吸附劑制備方法，其特征在于所述的硫代乙醇酸生產日期要在6個月內，使用前要過濾。
3.根據權利要求1所述的巰基棕櫚樹皮吸附劑的制備方法，其特征在于所述的巰基棕櫚樹皮吸附劑作為吸附劑對金 屬離子吸附中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種巰基棕櫚樹皮吸附劑制備方法及應用技術，特征是在具塞的三角瓶中，按如下組成質量百分比加入，硫代乙醇酸30~45%，四氫呋喃25~40%，堿化棕櫚樹皮20~35%，冰醋酸0.5~2.5%，濃硫酸0.15~0.3%，各組分之和為百分之百，加塞，于40~45℃下,靜止反應48~60h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35~45℃烘箱中干燥，得到巰基棕櫚樹皮吸附劑，其對金屬離子的吸附量大，具有巰基特性，可直接對水體中各種金屬離子的吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，有良好的物理化學和機械穩(wěn)定性，再生能力強反復使用的次數(shù)要比巰基棉高40%，既成本低又綠色環(huán)保。
文檔編號B01J20/24GK103191702SQ201310147720
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權日2013年4月26日
發(fā)明者李慧芝, 許崇娟, 莊海燕 申請人:濟南大學