一種改性棉纖維吸附劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種以棉纖維為原料制備廢水凈化材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]棉纖維主要由纖維素構(gòu)成，此外還含有蠟質(zhì)、脂肪、蛋白質(zhì)和灰分等。棉纖維結(jié)構(gòu)主要有初生層、次生層和中腔三大部分組成。棉纖維素是由D-吡喃葡萄糖酐以β-1，4_苷鍵連接而成的線性半剛性天然高分子產(chǎn)物，在其大分子鏈中每個(gè)葡萄糖基環(huán)上含有3個(gè)活潑的羥基。棉纖維分子間依靠氫鍵、化學(xué)鍵等結(jié)合力相互連接形成各種凝聚態(tài)。傳統(tǒng)的棉纖維改性技術(shù)利用酸、堿等化學(xué)試劑，可以改變棉纖維的形態(tài)和微結(jié)構(gòu)。許多利用棉纖維基改性材料也使用堿處理作為初步的活化方法。例如中國專利“除污用載金屬配位體棉纖維吸附劑”(2 O O 3 1 1 7 5 6 2.8 )、“高選擇性的載鐵配位體交換棉纖維吸附劑的制備方法”(03144203.X)和“一種殼寡糖修飾棉纖維的制備工藝”(201510028848.X)中，首先均利用氫氧化鈉等堿性試劑來制備堿棉花，然后再進(jìn)行功能化處理。
[0003]對棉纖維或制品進(jìn)行化學(xué)改性，在棉纖維素大分子鏈中激活或引入活性基團(tuán)，使棉纖維具有結(jié)合其它有用物質(zhì)的母體屬性后再涂覆或結(jié)合有用物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對棉纖維的功能化處理，可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、抗菌性織物、色譜柱填料、水處理等方面。因此，引入新的官能團(tuán)或者同時(shí)在棉纖維素上同時(shí)負(fù)載不同官能團(tuán)，使棉纖維吸附劑具有新的功能或者兼具多種復(fù)合功能是其發(fā)展的重要方向之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種棉纖維基的廢水凈化處理材料，操作簡單、成本低廉，對廢水中陰離子污染物有較好的去除效果。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種改性棉纖維吸附劑，步驟如下:
[0006]I)棉纖維的胺化:將棉纖維剪碎，加入胺化劑，于25-1000C下，反應(yīng)20_30h，過濾，蒸餾水洗滌至中性，得胺化的棉纖維。
[0007]2)金屬離子的固載:取胺化的棉纖維，加入含有金屬離子的水溶液，于20_30°C下，反應(yīng)24_30h，過濾，蒸餾水洗滌至中性，得胺化的固載金屬離子的棉纖維。
[0008]3)還原:于胺化的固載金屬離子的棉纖維中，快速加入硼氫化鈉，攪拌，過濾，蒸餾水洗滌至中性，得改性棉纖維吸附劑。
[0009]優(yōu)選的，上述的一種改性棉纖維吸附劑，所述的棉纖維是脫脂棉或者純棉織物。
[0010]優(yōu)選的，上述的一種改性棉纖維吸附劑，所述的胺化劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、鹽酸多巴胺-Tris緩沖溶液。更優(yōu)選的，所述的胺化劑的用量為40-100ml/g棉纖維。
[0011]優(yōu)選的，上述的一種改性棉纖維吸附劑，所述的金屬離子是Cu2+、Zn2+、Fe2+、Mn2+、Ti4+、Zr4+、Ce3+、La3+、或Fe3+。更優(yōu)選的，所述的金屬離子的用量為0.0l-l.0mol/g胺化的棉纖維。
[0012]優(yōu)選的，上述的一種改性棉纖維吸附劑，所述的硼氫化鈉的加入速度為0.4-0.6mL/sο
[0013]本發(fā)明的一種改性棉纖維吸附劑作為吸附劑主要應(yīng)用于吸附廢水中的污染物。方法如下:于含有污染物的廢水中加入權(quán)利要求1或2所述的改性棉纖維吸附劑，于室溫下震蕩吸附。優(yōu)選的，所述的污染物是活性艷藍(lán)或氟離子。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用廉價(jià)易得的棉纖維，不經(jīng)通常的堿處理活化階段，利用有機(jī)物直接對棉纖維進(jìn)行改性，從而得到胺化的棉纖維材料，再進(jìn)一步固載各種金屬離子，以實(shí)現(xiàn)對水體中陰離子污染物的有效去除。硼氫化鈉的還原作用可以大大減少被固載的金屬離子的脫落，減少金屬離子泄露的二次污染，操作簡單，反應(yīng)條件溫和，容易滿足生產(chǎn)擴(kuò)大化的要求。
【附圖說明】
[0015]圖1是實(shí)施例2制備的固載鈦的棉纖維的照片。
[0016]圖2是實(shí)施例6制備的固載鋅的棉纖維材料對活性艷藍(lán)的去除率隨時(shí)間變化曲線。
[0017]具體的實(shí)施方式
[0018]實(shí)施例1一種改性棉纖維吸附劑
[0019](一)制備方法
[0020]I)棉纖維的胺化:取0.5g棉布織物，剪碎10-20mm用蒸餾水洗凈，加入20ml乙二胺溶液，于室溫下，反應(yīng)24h，過濾，蒸餾水洗滌至中性，得胺化的棉纖維。
[0021]2)金屬離子的固載:取胺化的棉纖維，置于50ml的0.2mol/L氯化鋅溶液中，于室溫下，反應(yīng)24h，過濾棄濾液，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌至中性，得胺化的固載鋅離子的棉纖維。
[0022]3)還原:于胺化的固載鋅離子的棉纖維中，快速逐滴滴入50ml的0.6mol/L的硼氫化鈉溶液(約0.5mL/s)，攪拌后，靜置陳化2h，過濾，蒸餾水洗滌至中性，50 V低溫干燥24h，得改性棉纖維吸附劑。
[0023](二)應(yīng)用
[0024]1.取0.1g改性棉纖維吸附劑，加入到50ml濃度為50mg/L的活性艷藍(lán)溶液中，20°C震蕩24h后，離心過濾，取上清液測定吸光度，計(jì)算得到去除率為94.55%。
[0025]2.取0.1g改性棉纖維吸附劑，加入到50ml濃度為30mg/L的氟離子溶液中，20°C震蕩24h后，離心過濾，取上清液用離子選擇電極法測定電位值，計(jì)算得到去除率為89%。
[0026]實(shí)施例2—種改性棉纖維吸附劑
[0027](一)制備方法
[0028]I)棉纖維的胺化:取0.5g脫脂棉，剪碎10-20mm用蒸餾水洗凈，加入20ml四乙烯五胺溶液，于100°C下，反應(yīng)24h，過濾，蒸餾水洗滌至中性，得胺化的棉纖維。
[0029]2)金屬離子的固載:取胺化的棉纖維，置于50ml的0.2mol/L硫酸鈦溶液中，于室溫下下，反應(yīng)24h，過濾棄濾液，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌至中性，得胺化的固載鈦離子的棉纖維。
[0030]3)還原:于胺化的固載鈦離子的棉纖維中，快速逐滴滴入50ml的0.6mol/L的硼氫化鈉溶液(約0.5mL/s)，攪拌后，靜置陳化2h，過濾，蒸餾水洗滌至中性，50 V低溫干燥24h，得改性棉纖維吸附劑。
[0031](二)應(yīng)用
[0032]1.取0.1g改性棉纖維吸附劑，加入到50ml濃度為300mg/L的活性艷藍(lán)溶液中，20°C震蕩24h后，離心過濾，取上清液測定吸光度，計(jì)算得到去除率為99.08%。
[0033]由圖1可知，固載鈦的棉纖維在震蕩過程中自組裝成大小不一的球形顆粒。這種以水為溶劑的自組裝方法簡便易行，無需特殊裝置，棉纖維個(gè)體之間基于非共價(jià)鍵相互作用下自發(fā)聚集成為具有一定規(guī)則幾何球形外觀的結(jié)構(gòu)。球形結(jié)構(gòu)的棉纖維材料有利于減少吸附劑在水溶液中的分散阻力，方便操作。
[0034]2.取0.1g改性棉纖維吸附劑，加入到50ml濃度為30mg/L的氟離子溶液中，20°C震蕩24h后，離心過濾，取上清液用離子選擇電極法測定電位值，計(jì)算得到去除率為95%。
[0035]實(shí)施例3—種改性棉纖維吸附劑
[0036](— )制備方法
[0037]I)棉纖維的胺化:取0.5g脫脂棉，剪碎10-20mm用蒸餾水洗凈，加入25ml四乙烯五胺溶液，于100°C下，反應(yīng)24h，過濾，蒸餾水洗滌至中性，得胺化的棉纖維。
[0038]2)金屬離子的固載:取胺化的棉纖維，置于50ml的0.2mol/L硫酸錳溶液中，于室溫下下，反應(yīng)24h，過濾棄濾液，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌