本發(fā)明屬于吸附材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種菠蘿皮渣基吸附材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

菠蘿(ananascomosus)，學名鳳梨，是著名的熱帶水果之一，資源豐富、風味獨特，并深受大眾的喜愛，原產(chǎn)美洲熱帶地區(qū)，主要產(chǎn)地集中在中國、泰國、巴西、墨西哥、菲律賓和馬來西亞等。我國菠蘿的年產(chǎn)量約為200多萬噸，菠蘿大部分作為鮮食，或者是加工成菠蘿罐頭、果醬、沙拉、雞尾酒輔料等，以及作為菠蘿蛋白酶的提取原料。在菠蘿產(chǎn)品加工過程中，菠蘿皮渣占據(jù)了菠蘿加工廢物的30-42％，通常作為加工副產(chǎn)物而丟棄，污染環(huán)境的同時也造成了資源浪費。因此，如何充分利用和加工菠蘿皮渣對促進菠蘿產(chǎn)業(yè)的高值化及環(huán)境保護具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，菠蘿皮渣主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠組成，其中纖維素干重含量達到22％，充分利用這些纖維素是菠蘿皮渣高值化的重要切入點，但是目前對于菠蘿皮渣高值化利用的研究相對較少。

十二烷基硫酸鈉(sds)是一種常用的陰離子表面活性劑，易溶于水，與陰離子、非離子復配伍性好，具有良好的乳化、發(fā)泡、滲透、去污和分散性能，同時無毒，生物降解快，廣泛用于牙膏、香波、洗發(fā)膏、洗發(fā)香波、洗衣粉、液洗、化妝品、塑料脫模、潤滑、制藥、造紙、建材以及化工等行業(yè)。

聚乙二醇400(peg-400)是一種非離子型離子表面活性劑，為環(huán)氧乙烷和水縮聚而成的混合物，無毒、無刺激性，可用作溶劑、助溶劑、o/w型乳化劑和穩(wěn)定劑，在化妝品、制藥、橡膠、塑料、油漆、農(nóng)藥、金屬加工及食品加工等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。

因此以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物菠蘿皮渣為原料，采用陰離子表面活性劑sds或非離子表面活性劑peg-400溶液處理制備菠蘿皮渣基吸附材料具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于提供一種sds和peg-400處理的菠蘿皮渣基吸附材料。

本發(fā)明的另一目的在于提供所述的一種sds和peg-400處理的菠蘿皮渣基吸附材料的制備方法。

本發(fā)明的目的還在于提供所述的一種sds和peg-400處理的菠蘿皮渣基吸附材料的應(yīng)用，主要應(yīng)用于重金屬吸附、染料(包括亞甲基藍染料)或廢水的吸附處理。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種sds或peg-400處理的菠蘿皮渣基吸附材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將新鮮菠蘿皮渣清洗后打漿、干燥、粉碎、過篩，得到菠蘿皮渣干粉；

(2)將得到的菠蘿皮渣干粉采用sds溶液或peg-400溶液浸泡后，取出，干燥，粉碎，過篩，得到所述sds或peg-400處理的菠蘿皮渣基吸附材料；采用sds溶液浸泡處理得的菠蘿皮渣基吸附材料(sds-pp)或采用peg-400溶液浸泡處理得的菠蘿皮渣基吸附材料(peg-400-pp)。

進一步地，步驟(1)、(2)中，所述干燥均是在溫度50-60℃干燥24-36h。

進一步地，步驟(1)、(2)中，所述粉碎的儀器為中草藥粉碎機。

進一步地，步驟(1)、(2)中，所述過篩均是過80-100目篩。

進一步地，步驟(2)中，所述菠蘿皮渣干粉與sds溶液或peg-400溶液的料液比均為1:10-1:20g/ml。

進一步地，步驟(2)中，所述sds溶液和peg-400溶液的濃度均為0.09-0.10g/ml。

進一步地，步驟(2)中，采用sds溶液或peg-400溶液浸泡為水浴45-55℃浸泡，浸泡的時間為9-11h。

由上述任一項所述的制備方法制備的一種sds或peg-400處理的菠蘿皮渣基吸附材料。

所述的一種sds或peg-400處理的菠蘿皮渣基吸附材料應(yīng)用于重金屬吸附、染料或廢水的吸附處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果：

(1)本發(fā)明制備吸附材料的主要原料來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物菠蘿皮渣，材料豐富，容易獲得，經(jīng)濟性好，采用sds或peg-400溶液處理菠蘿皮渣，反應(yīng)條件溫和，生態(tài)環(huán)保，符合綠色化學的特征。

(2)本發(fā)明對菠蘿皮渣進行處理的方法易操作，工藝簡單，設(shè)備要求低；

(3)本發(fā)明sds或peg-400處理的菠蘿皮渣基吸附材料對亞甲基藍染料的吸附性能顯著，相對于未經(jīng)處理的菠蘿皮渣，吸附能力提高1.5倍以上，可用作良好的染料吸附劑，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實施例2制備的菠蘿皮渣干粉、菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-2和sds-pp-2的ftir譜圖；

圖2為實施例3制備的菠蘿皮渣干粉、菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-3和sds-pp-3的xrd衍射譜圖；

圖3為實施例1制備的菠蘿皮渣干粉、菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-1和sds-pp-1在不同添加量下對亞甲基藍吸附容量的影響結(jié)果圖；

圖4為實施例1制備的菠蘿皮渣干粉、菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-1和sds-pp-1在不同亞甲基藍染料濃度下對亞甲基藍吸附容量的影響結(jié)果圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明和描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

(1)將新鮮菠蘿皮渣經(jīng)過清洗后打漿，50℃干燥36h，中草藥粉碎機粉碎后于80目篩篩分，得到菠蘿皮渣干粉；

(2)將菠蘿皮渣干粉按料液比1:20g/ml分別浸泡于濃度均為0.09g/ml的sds溶液或peg-400溶液混合，55℃浸泡9h，60℃干燥24h后過80目篩，分別得到sds溶液處理后的菠蘿皮渣基吸附材料sds-pp-1和peg-400溶液處理后的菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-1。

實施例2

(1)將新鮮菠蘿皮渣經(jīng)過清洗后打漿，55℃干燥30h，中草藥粉碎機粉碎后于100目篩篩分，得到菠蘿皮渣干粉；

(2)將菠蘿皮渣干粉按料液比1:10g/ml分別浸泡于濃度均為0.10g/ml的sds溶液或peg-400溶液，45℃浸泡11h，50℃干燥36h后過100目篩，分別得到sds溶液處理后的菠蘿皮渣基吸附材料sds-pp-2和peg-400溶液處理后的菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-2。

制備的菠蘿皮渣干粉、菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-2和sds-pp-2的ftir譜圖如圖1所示，由圖1可知，菠蘿皮渣、sds-pp-2和peg-400-pp-2在3200-3700cm^-1的吸收峰為-oh的特征吸收峰，2900cm^-1附近的峰為c-h伸縮振動吸收峰，1730cm^-1附近的吸收峰為c＝o伸縮振動吸收峰，1639cm^-1是纖維素吸收水后形成的一個特征峰，為o-h彎曲伸縮振動峰；1038cm^-1附近的吸收峰為c-o-c伸縮振動吸收峰。與菠蘿皮渣相比，sds-pp-2和peg-400-pp-2的吸收峰強度有所降低，但基本保留了菠蘿皮渣原有的吸收峰，說明處理過程中結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯改變。其中-oh的特征吸收出現(xiàn)顯著降低，說明sds和peg-400溶液處理能夠降低菠蘿皮渣纖維素分子間的氫鍵作用。

實施例3

(1)將新鮮菠蘿皮渣經(jīng)過清洗后打漿，60℃干燥24h，中草藥粉碎機粉碎后于80目篩篩分，得到菠蘿皮渣干粉；

(2)將菠蘿皮渣干粉按料液比1:15g/ml分別浸泡于濃度均為0.95g/ml的sds溶液或peg-400溶液，50℃浸泡10h，55℃干燥30h后過80目篩，分別得到sds溶液處理后的菠蘿皮渣基吸附材料sds-pp-3和peg-400溶液處理后的菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-3。

制備的菠蘿皮渣干粉、菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-3和sds-pp-3的xrd衍射譜圖如圖2所示，由圖2可知，菠蘿皮渣、sds-pp-3和peg-400-pp-3在21.5°附近出現(xiàn)寬而強的衍射峰，以及在16.1°和34.6°出現(xiàn)較弱衍射峰，這些都屬于纖維素i型的xrd特征衍射峰，說明菠蘿皮渣、sds-pp-3和peg-400-pp-3中含有較多的纖維素。而處理后的纖維素衍射峰未發(fā)生明顯改變，說明原有的晶體結(jié)構(gòu)沒有被破壞。

實施例4

利用實施例1中制備的菠蘿皮渣基吸附材料sds-pp-1和peg-400-pp-1應(yīng)用于亞甲基藍染料的吸附，并與未處理的菠蘿皮渣干粉進行吸附性能對比。

考察吸附材料添加量和亞甲基藍溶液濃度對菠蘿皮渣基吸附材料吸附性能的影響。

(1)不同菠蘿皮渣基吸附劑添加量對亞甲基藍吸附容量的影響：分別準確稱量定量(50、100、200、300、400、500mg)的菠蘿皮渣干粉、sds-pp-1和peg-400-pp-1于100ml燒杯中，將濃度為100mg/l亞甲基藍溶液50ml移入燒杯中；

(2)不同亞甲基藍溶液濃度下菠蘿皮渣基吸附劑對亞甲基藍吸附容量的影響：分別稱量50mg的菠蘿皮渣干粉、sds-pp-1和peg-400-pp-1于燒杯中，準確將定量濃度的亞甲基藍溶液(50、100、150和200mg/l)50ml移入燒杯中；

(1)和(2)均在室溫條件下攪拌吸附2h至吸附平衡，離心后取上清液，用紫外分光光度計于664nm處測定吸光度，根據(jù)標準曲線計算出溶液中亞甲基藍濃度，根據(jù)式(1)計算菠蘿皮渣基吸附材料對亞甲基藍染料的吸附容量qe(mg/g)：

其中qe為吸附容量(mg/g)，co為染料初始濃度(mg/l)，ce為吸附平衡時染料濃度(mg/l)，m為吸附劑的質(zhì)量(g)，v為測試溶液的體積(l)。

圖3為實施例1中制備的菠蘿皮渣、菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-1和sds-pp-1在不同添加量下對亞甲基藍吸附容量的影響。由圖3可知，隨著吸附劑添加量的增加，吸附容量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，說明少量的吸附劑添加能夠獲得更高的吸附效率。當吸附劑添加量為0.05g時，菠蘿皮渣、peg-400-pp-1和sds-pp-1對亞甲基藍的吸附容量分別為27.64、46.21和48.74mg/g，說明peg-400和sds處理能夠顯著提高菠蘿皮渣吸附亞甲基藍性能。

圖4為不同亞甲基藍染料濃度對實施例1中制備的菠蘿皮渣、菠蘿皮渣基吸附材料peg-400-pp-1和sds-pp-1吸附亞甲基藍性能影響結(jié)果圖。由圖4可知，隨著染料濃度的增加，菠蘿皮渣、peg-400-pp-1和sds-pp-1均對亞甲基藍的吸附容量呈現(xiàn)先升后降的趨勢。未處理的菠蘿皮渣在亞甲基藍溶液濃度為100mg/l時達到最大吸附容量，為25.59mg/g，說明此時已經(jīng)達到吸附飽和，繼續(xù)增加染料濃度將降低吸附容量。而peg-400-pp-1和sds-pp-1在亞甲基藍溶液濃度為150mg/l才達到吸附飽和，吸附容量分別為44.95和49.03mg/g，進一步說明peg-400和sds溶液處理能夠顯著提高菠蘿皮渣對亞甲基藍的吸附性能。