一種新型秸稈纖維素吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及吸附劑領(lǐng)域，具體涉及一種新型秸桿纖維素吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，每年都會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)秸桿，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸桿大約有6億多噸。農(nóng)作物秸桿不僅含有植物生長所需的各種營養(yǎng)成分，同時(shí)含有豐富的有機(jī)物。既可以作為飼料資源，又可作為土壤有機(jī)質(zhì)的來源。目前我國秸桿的利用率僅為33%，其中經(jīng)過技術(shù)處理的僅占2.6%左右，主要的利用途徑為:秸桿還田、能源利用、飼料利用、工業(yè)利用等。
[0003]隨著農(nóng)村生活水平的不斷提高，煤、天然氣等能源逐漸替代了秸桿成為農(nóng)村的主要生活生產(chǎn)的能源，同時(shí)集約化養(yǎng)殖和飼料工業(yè)的快速發(fā)展也使農(nóng)作物秸桿在飼料中的比重越來越小，大量農(nóng)作物秸桿棄置于田間地頭，其堆慪過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)極易污染地表水體和淺層地下水；收獲季節(jié)秸桿的大面積焚燒污染空氣，造成農(nóng)村環(huán)境的惡化，給公路、民航運(yùn)輸帶來極大的安全隱患，秸桿的資源化利用不但能夠減少以至消除農(nóng)業(yè)廢棄物危害，還為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供豐富的能源和物質(zhì)投入，從而減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的外部投入，節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本，增加農(nóng)業(yè)收入。因此對于一個(gè)人口眾多而農(nóng)業(yè)資源相對短缺的國家，搞好農(nóng)業(yè)秸桿的綜合利用，變廢為寶，化害為利，在大力提高資源利用率的同時(shí)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，是整個(gè)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。
[0004]貴金屬的分離方法主要有沉淀法、萃取法、離子交換法、電解法以及選擇性揮發(fā)法等，這些方法最突出的缺點(diǎn)在于處理低濃度金屬廢水時(shí)，操作繁瑣，運(yùn)行費(fèi)用較高，能耗大，且易造成二次污染。20世紀(jì)70年代前一直用經(jīng)典的以選擇性沉淀為基礎(chǔ)的精練工藝進(jìn)行分離提純貴金屬，工序長、周期長、廠房面積大、操作復(fù)雜、直收率低，一部分貴金屬滯留積壓在生產(chǎn)過程中，經(jīng)濟(jì)效益受到影響。離子交換法在金屬離子的分離上已被廣泛采用，但離子交換法的缺點(diǎn)是間歇操作，不適合大量的冶金料液，只在精練過程中應(yīng)用較多。近二十年來，溶劑萃取法由于其技術(shù)上的優(yōu)越性和顯著的經(jīng)濟(jì)效益在貴金屬生產(chǎn)上的應(yīng)用日益廣泛，但缺點(diǎn)是易乳化、損失率較高等。生物吸附劑通常都是由合適的生物量獲得的，并能用于從很稀的廢水液流中有效的除去和回收金屬。這些吸附劑的主要優(yōu)點(diǎn)是，它們的成本通常都很低，能大幅度降低金屬濃度，并且它們還特別適用于處理含低濃度金屬離子的廢水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新型秸桿纖維素吸附劑的制備方法，該制備方法簡單，無污染，成本低，提高了秸桿纖維素的化學(xué)反應(yīng)活性，制備出的秸桿吸附劑分離富集效率高，吸附容量大，節(jié)能環(huán)保，適用廣泛，具有實(shí)際應(yīng)用性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]—種新型秸桿纖維素吸附劑的制備方法，包括如下步驟:
[0008]S1、將洗凈后的秸桿置于汽爆罐內(nèi)，先通入氮?dú)庵疗迌?nèi)壓力為0.6?1.4MPa，爆破處理7?23min ;然后迅速通入蒸汽至汽爆罐內(nèi)壓力為1.4?1.8MPa，蒸汽爆破處理0.65 ?2.35min ；
[0009]S2、將步驟SI所得的秸桿加入濃鹽酸，每克秸桿加入3?5ml濃鹽酸，水浴加熱至72°C?84°C，攪拌后過濾，洗至中性，再次過濾，于62°C下干燥23小時(shí)后，得產(chǎn)物A ;
[0010]S3、將所得的產(chǎn)物A與十四烷基三甲基氯化銨按0.4:1?4:1的質(zhì)量比混合后，同時(shí)加入氨水、環(huán)氧氯丙烷于反應(yīng)容器中60°C下反應(yīng)4h所得的產(chǎn)物，再加入NaOH，110 °C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后過濾洗至中性，得產(chǎn)物B ;
[0011]S4、將所得的產(chǎn)物B置于三口瓶內(nèi)，于150?400W的超聲條件下反應(yīng)15?30min，得活化纖維產(chǎn)物；
[0012]S5、取氨基硫脲溶解于反應(yīng)容器中，加入活化纖維產(chǎn)物和戊二醛，92 V反應(yīng)4.5h，過濾，洗滌，53 °C下，干燥得成品。
[0013]其中，所述步驟S3中每克秸桿取33ml氨水和IlOml環(huán)氧氯丙烷。
[0014]其中，所述步驟S5中每摩爾氨基硫脲中加入活化纖維產(chǎn)物為25?55g。
[0015]其中，所述步驟S3中每克秸桿NaOH的用量為1.lg。
[0016]其中，所述步驟S5中每摩爾戊二醛加入活化纖維產(chǎn)物為20?50g。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]本發(fā)明通過汽爆技術(shù)將秸桿細(xì)胞壁中的果膠鑲嵌的木質(zhì)素、半纖維素和纖維素的共聚體打散為木質(zhì)素、果膠、半纖維素和纖維素的分散體，然后將秸桿進(jìn)行酸化、加氨、超聲波活化處理、加巰基處理，制備得一種分離富集效率高，吸附容量大，節(jié)能環(huán)保的新型吸附劑，且制備方法簡單，無污染，成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]實(shí)施例1
[0021]S1、將洗凈后的秸桿置于汽爆罐內(nèi)，先通入氮?dú)庵疗迌?nèi)壓力為0.6MPa，爆破處理7min ;然后迅速通入蒸汽至汽爆罐內(nèi)壓力為1.4MPa，蒸汽爆破處理0.65min ；
[0022]S2、將步驟SI所得的秸桿加入濃鹽酸，每克秸桿加入3ml濃鹽酸，水浴加熱至72 °C，攪拌后過濾，洗至中性，再次過濾，于62 °C下干燥23小時(shí)后，得產(chǎn)物A ;
[0023]S3、將所得的產(chǎn)物A與十四烷基三甲基氯化銨按0.4: I的質(zhì)量比混合后，同時(shí)加入氨水、環(huán)氧氯丙烷于反應(yīng)容器中60°C下反應(yīng)4h所得的產(chǎn)物，再加入NaOH，110°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后過濾洗至中性，得產(chǎn)物B ;其中，每克秸桿取33ml氨水和IlOml環(huán)氧氯丙烷，每克秸桿NaOH的用量為1.lg。
[0024]S4、將所得的產(chǎn)物B置于三口瓶內(nèi)，于150W的超聲條件下反應(yīng)15min，得活化纖維產(chǎn)物；
[0025]S5、取氨基硫脲溶解于反應(yīng)容器中，加入活化纖維產(chǎn)物和戊二醛，92°C反應(yīng)4.5h，過濾，洗滌，53°C下，干燥得成品，其中，每摩爾氨基硫脲中加入活化纖維產(chǎn)物為25g ;每摩爾戊二醛加入活化纖維產(chǎn)物為20g。
[0026]實(shí)施例2
[0027]S1、將洗凈后的秸桿置于汽爆罐內(nèi)，先通入氮?dú)庵疗迌?nèi)壓力為1.4MPa，爆破處理23min ;然后迅速通入蒸汽至汽爆罐內(nèi)壓力為1.8MPa，蒸汽爆破處理2.35min ；
[0028]S2、將步驟SI所得的秸桿加入濃鹽酸，每克秸桿加入5ml濃鹽酸，水浴加熱至84°C，攪拌后過濾，洗至中性，再次過濾，于62°C下干燥23小時(shí)后，得產(chǎn)物A ;
[0029]S3、將所得的產(chǎn)物A與十四烷基三甲基氯化銨按4: I的質(zhì)量比混合后，同時(shí)加入氨水、環(huán)氧氯丙烷于反應(yīng)容器中60°C下反應(yīng)4h所得的產(chǎn)物，再加入NaOH，110°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后過濾洗至中性，得產(chǎn)物B ;其中，每克秸桿取33ml氨水和IlOml環(huán)氧氯丙烷，每克稻桿NaOH的用量為1.lg。
[0030]S4、將所得的產(chǎn)物B置于三口瓶內(nèi)，于400W的超聲條件下反應(yīng)30min，得活化纖維產(chǎn)物；
[0031 ] S5、取氨基硫脲溶解于反應(yīng)容器中，加入活化纖維產(chǎn)物和戊二醛，92 V反應(yīng)4.5h，過濾，洗滌，53°C下，干燥得成品，其中，每摩爾氨基硫脲中加入活化纖維產(chǎn)物為55g ;每摩爾戊二醛加入活化纖維產(chǎn)物為50g。
[0032]實(shí)施例3
[0033]S1、將洗凈后的秸桿置于汽爆罐內(nèi)，先通入氮?dú)庵疗迌?nèi)壓力為IMPa，爆破處理15min ;然后迅速通入蒸汽至汽爆罐內(nèi)壓力為1.6MPa，蒸汽爆破處理1.5min ；
[0034]S2、將步驟SI所得的秸桿加入濃鹽酸，每克秸桿加入4ml濃鹽酸，水浴加熱至78 °C，攪拌后過濾，洗至中性，再次過濾，于62 °C下干燥23小時(shí)后，得產(chǎn)物A ;
[0035]S3、將所得的產(chǎn)物A與十四烷基三甲基氯化銨按2.2: I的質(zhì)量比混合后，同時(shí)加入氨水、環(huán)氧氯丙烷于反應(yīng)容器中60°C下反應(yīng)4h所得的產(chǎn)物，再加入NaOH，110°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后過濾洗至中性，得產(chǎn)物B ;其中，每克秸桿取33ml氨水和IlOml環(huán)氧氯丙烷，每克秸桿NaOH的用量為1.lg。
[0036]S4、將所得的產(chǎn)物B置于三口瓶內(nèi)，于275W的超聲條件下反應(yīng)22.5min，得活化纖維產(chǎn)物；
[0037]S5、取氨基硫脲溶解于反應(yīng)容器中，加入活化纖維產(chǎn)物和戊二醛，92°C反應(yīng)4.5h，過濾，洗滌，53 °C下，干燥得成品，其中，每摩爾氨基硫脲中加入活化纖維產(chǎn)物為40g ;每摩爾戊二醛加入活化纖維產(chǎn)物為35g
[0038]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型秸桿纖維素吸附劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、將洗凈后的秸桿置于汽爆罐內(nèi)，先通入氮?dú)庵疗迌?nèi)壓力為0.6?1.4MPa，爆破處理7?23min ;然后迅速通入蒸汽至汽爆罐內(nèi)壓力為1.4?1.8MPa，蒸汽爆破處理0.65?2.35min ； 52、將步驟SI所得的秸桿加入濃鹽酸，每克秸桿加入3?5ml濃鹽酸，水浴加熱至72°C?84°C，攪拌后過濾，洗至中性，再次過濾，于62°C下干燥23小時(shí)后，得產(chǎn)物A ; 53、將所得的產(chǎn)物A與十四烷基三甲基氯化銨按0.4:1?4:1的質(zhì)量比混合后，同時(shí)加入氨水、環(huán)氧氯丙烷于反應(yīng)容器中60°C下反應(yīng)4h所得的產(chǎn)物，再加入NaOH，110°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后過濾洗至中性，得產(chǎn)物B ; 54、將所得的產(chǎn)物B置于三口瓶內(nèi)，于150?400W的超聲條件下反應(yīng)15?30min，得活化纖維產(chǎn)物； 55、取氨基硫脲溶解于反應(yīng)容器中，加入活化纖維產(chǎn)物和戊二醛，92°C反應(yīng)4.5h，過濾，洗滌，53 °C下，干燥得成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型秸桿纖維素吸附劑的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中每克稻桿取33ml氨水和IlOml環(huán)氧氯丙燒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型秸桿纖維素吸附劑的制備方法，其特征在于，所述步驟S5中每摩爾氨基硫脲中加入活化纖維產(chǎn)物為25?55g。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型秸桿纖維素吸附劑的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中每克秸桿NaOH的用量為1.lg。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型秸桿纖維素吸附劑的制備方法，其特征在于，所述步驟S5中每摩爾戊二醛加入活化纖維產(chǎn)物為20?50g。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型秸稈纖維素吸附劑的制備方法，包括如下步驟：將洗凈后的秸稈置于汽爆罐內(nèi)汽爆處理后，取出加入濃鹽酸進(jìn)行酸化處理后，按一定質(zhì)量比加入十四烷基三甲基氯化銨后，同時(shí)加入氨水、環(huán)氧氯丙烷于反應(yīng)容器中60℃下反應(yīng)4h所得的產(chǎn)物，再加入NaOH，110℃反應(yīng)8h，過濾洗至中性后置于三口瓶內(nèi)，進(jìn)行超聲活化處理，得活化纖維產(chǎn)物；取氨基硫脲溶解于反應(yīng)容器中，加入活化纖維產(chǎn)物和戊二醛，92℃反應(yīng)4.5h，過濾，洗滌，53℃下，干燥得成品。本發(fā)明制備方法簡單，無污染，成本低，提高了秸稈纖維素的化學(xué)反應(yīng)活性，制備出的秸稈吸附劑分離富集效率高，吸附容量大，節(jié)能環(huán)保，適用廣泛，具有實(shí)際應(yīng)用性。
【IPC分類】B01J20/30, B01J20/24
【公開號】CN105214621
【申請?zhí)枴緾N201510681443
【發(fā)明人】楊淑英, 孫娟, 王菁, 張國文, 李鵬, 賈利華, 王其虎
【申請人】山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月13日