一種重金屬吸附劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重金屬吸附劑的制備方法，具體步驟包括：配置丙烯酸鈉溶液；纖維素與去離子水放入反應(yīng)釜中并在70℃糊化2h，制得糊化后的溶液；向糊化后的溶液中加入丙烯酸溶液，并添加十二烷基磺酸鈉、聚乙烯醇、交聯(lián)劑，70℃下攪拌并通氮?dú)?0min；置換氮?dú)鉃檠鯕馐狗磻?yīng)釜內(nèi)變?yōu)檠鯕猸h(huán)境，再加入引發(fā)劑，降溫至55℃反應(yīng)5h后，冷卻至室溫；再經(jīng)過(guò)切割、洗滌、干燥、粉碎、產(chǎn)品包裝制得。本發(fā)明是以纖維素為基礎(chǔ)原料制備重金屬吸附劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多重金屬尾礦中污染物的治理、回收利用，同時(shí)降低成本、減少工序，應(yīng)用于重金屬污染治理的植物修復(fù)。
【專利說(shuō)明】
一種重金屬吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高分子吸水樹脂，具體是一種重金屬吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合成高分子吸水樹脂的聚合反應(yīng)中，占主導(dǎo)地位的合成路線和制備工藝，是以丙烯酸為主要單體而進(jìn)行的溶液聚合與反應(yīng)懸浮聚合，占全部高分子吸水樹脂生產(chǎn)的90%以上。
[0003]在已知的反向懸浮聚合法合成高分子吸水樹脂方面有關(guān)公司，又各自形成了自己的專利技術(shù)，分別在單體濃度、交聯(lián)劑類別及濃度、溶劑、保護(hù)劑、表面活性劑以及脫水干燥、洗滌、溶劑處理等工藝與設(shè)備有各自的改進(jìn)與創(chuàng)新。雖然該法可以獲得優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量，但由于存在著影響其發(fā)展的突出問(wèn)題:使用大量的有機(jī)溶劑，工藝上必須進(jìn)行處理與回收。
[0004]已知的水溶液聚合法由于不需要進(jìn)行溶劑處理，從生產(chǎn)過(guò)程操作和產(chǎn)品的殘余單體等而言，其安全性也好得多，有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)廠家都采用這種聚合法生產(chǎn)高分子吸水樹脂。
[0005]我國(guó)重金屬尾礦庫(kù)大部分未能及時(shí)處理，較多的土地資源受到重金屬污染嚴(yán)重。目前我國(guó)應(yīng)用多孔吸附材料通過(guò)離子螯合、絡(luò)合等作用吸附重金屬的吸附法是最常用的方法之一，重金屬治理中應(yīng)用的物理吸附劑存在費(fèi)用昂貴、處理效果差、容易造成二次污染等缺點(diǎn)。
[0006]高分子吸水樹脂是一種交聯(lián)密度低、不溶于水、高水膨脹性的高分子化合物，是近30年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一類新材料，由于它具有身數(shù)十倍乃至數(shù)千倍的高吸水能力，所以在農(nóng)林、醫(yī)藥、生理衛(wèi)生、石油、化學(xué)化工、環(huán)保、食品等方面都有極為廣泛的應(yīng)用。高分子吸水性樹脂按原料可分為三大系列:淀粉類、纖維素類以及合成樹脂類。其中合成類高分子吸水性樹脂，如聚丙烯酸類，雖然具有較高的吸水性能，但合成原料完全依賴于不可再生的石油資源；纖維素來(lái)源廣泛，本身也具有一定的吸水能力，但其吸水倍率一般低于100，適用范圍受到限制。所以本研究采用羧甲基纖維素(CMC)與丙烯酸(AA)進(jìn)行接枝共聚，該類高分子吸水性樹脂不僅具有合成樹脂的高吸水能力，同時(shí)由于使用了纖維素類原料，降低了產(chǎn)品的成本；更重要的是纖維素類接枝型樹脂具有較好的生物降解性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、工序簡(jiǎn)單的利用纖維素制得重金屬吸附劑的制備方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0009]一種重金屬吸附劑的制備方法，具體步驟包括:
[0010](I)準(zhǔn)備:配置丙烯酸鈉溶液；
[0011](2)糊化:纖維素與去離子水放入反應(yīng)釜中并在70°C糊化2h，制得糊化后的溶液；
[0012](3)聚合水解:向步驟(2)糊化后的溶液中加入丙烯酸溶液，并添加十二烷基磺酸鈉、聚乙烯醇、交聯(lián)劑，70°C下攪拌并通氮?dú)?0min ;置換氮?dú)鉃檠鯕馐狗磻?yīng)釜內(nèi)變?yōu)檠鯕猸h(huán)境，再加入引發(fā)劑，降溫至55°C反應(yīng)5h后，冷卻至室溫；
[0013](4)再經(jīng)過(guò)切割、洗滌、干燥、粉碎、產(chǎn)品包裝制得重金屬吸附劑。
[0014]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:丙烯酸鈉溶液是丙烯酸溶液與氫氧化鈉溶液混合制備，且丙烯酸鈉溶液的中和度為75%。
[0015]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。
[0016]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明是以纖維素為基礎(chǔ)原料配置一定比例的黃原膠物質(zhì)，通過(guò)高分子接枝交聯(lián)聚合反應(yīng)過(guò)程中的螯合反應(yīng)、疊加形成的強(qiáng)烈“極性”，可與眾多重金屬具有陰陽(yáng)離子、非離子，并可產(chǎn)生聚合、螯合的吸收、包覆、加重以及沉積作用，而實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多重金屬尾礦中污染物的治理、回收利用，不產(chǎn)生二次污染和處理的尾礦渣的沙礫用于新型建筑材料的效果，同時(shí)降低成本、減少工序。本發(fā)明應(yīng)用于重金屬污染治理的植物修復(fù)，并利用植物生長(zhǎng)過(guò)程的根系在吸收水分養(yǎng)分的過(guò)程中來(lái)吸收轉(zhuǎn)化受污染體如土壤、水中污染物，以其達(dá)到清除污染物和對(duì)土壤的無(wú)毒性修復(fù)治理的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是重金屬吸附劑的制備工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種重金屬吸附劑的制備方法，具體步驟包括:
[0021](I)將5g纖維素溶解于10g水中共同置于反應(yīng)釜中，加熱至70°C糊化2h。
[0022](2)將200g丙烯酸、10g氫氧化鈉和250g水配制丙烯酸鈉溶液，加入反應(yīng)釜中。再加入十二烷基磺酸鈉3-4g、聚乙烯醇2g、交聯(lián)劑0.3g。通氮?dú)?，并?0°C下保溫lh。
[0023](3)置換氮?dú)鉃檠鯕馐狗磻?yīng)釜內(nèi)變?yōu)檠鯕猸h(huán)境，再加入引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀0.2g，降溫至55°C反應(yīng)5h，冷卻至室溫。
[0024](4)將反應(yīng)后的高分子吸水樹脂切割并洗滌，洗去雜質(zhì)。
[0025](5)洗凈后的高分子吸水樹脂進(jìn)行烘干，并粉碎包裝制得重金屬吸附劑。
[0026]纖維素原料來(lái)源廣，能與大量低分子物反應(yīng)。天然纖維接枝是發(fā)展的重要方面，因它不需要制成衍生物，有利于降低成本、減少工序。纖維素類高分子吸水性樹脂在纖維素分子鏈上具有剛性平整的分子鏈，且含有大量的羥基，它與淀粉類相似，可得到取代度較高的衍生物，可減少洗滌次數(shù)和干燥后處理工序，和合成類高分子吸水性樹脂相比，其吸水量稍差，但其耐鹽性好，為吸水量的1/2?1/3，纖維素類pH值易調(diào)節(jié)，在自然界中可自發(fā)降解，無(wú)毒，不造成環(huán)境污染。本發(fā)明產(chǎn)品特有的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)眾多重金屬，如Au' Zn'Cu' Cd2+及Cr' Mn' Ni2+等重金屬的陰離子性相螯合、聚合反應(yīng)等。經(jīng)多過(guò)程，使其相互包覆、加重、沉積等，達(dá)到對(duì)污染的治理和重金屬回收的目地。
[0027]本發(fā)明是以纖維素為基礎(chǔ)原料配置一定比例的黃原膠物質(zhì)，通過(guò)高分子接枝交聯(lián)聚合反應(yīng)過(guò)程中的螯合反應(yīng)、疊加形成的強(qiáng)烈“極性”，可與眾多重金屬具有陰陽(yáng)離子、非離子，并可產(chǎn)生聚合、螯合的吸收、包覆、加重以及沉積作用，而實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多重金屬尾礦中污染物的治理、回收利用，不產(chǎn)生二次污染和處理的尾礦渣的沙礫用于新型建筑材料的效果。本發(fā)明應(yīng)用于重金屬污染治理的植物修復(fù)，并利用植物生長(zhǎng)過(guò)程的根系在吸收水分養(yǎng)分的過(guò)程中來(lái)吸收轉(zhuǎn)化受污染體如土壤、水中污染物，以其達(dá)到清除污染物和對(duì)土壤的無(wú)毒性修復(fù)治理的目的。
[0028]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0029]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將洗明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于，具體步驟包括: (1)準(zhǔn)備:配置丙烯酸鈉溶液； (2)糊化:纖維素與去離子水放入反應(yīng)釜中并在70°C糊化2h，制得糊化后的溶液； (3)聚合水解:向步驟(2)糊化后的溶液中加入丙烯酸溶液，并添加十二烷基磺酸鈉、聚乙烯醇、交聯(lián)劑，70°C下攪拌并通氮?dú)?0min ;置換氮?dú)鉃檠鯕馐狗磻?yīng)釜內(nèi)變?yōu)檠鯕猸h(huán)境，再加入引發(fā)劑，降溫至55°C反應(yīng)5h后，冷卻至室溫； (4)再經(jīng)過(guò)切割、洗滌、干燥、粉碎、產(chǎn)品包裝制得。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于，所述丙烯酸鈉溶液是丙烯酸溶液與氫氧化鈉溶液混合制備，且丙烯酸鈉溶液的中和度為75%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀。
【文檔編號(hào)】B01J20/26GK105879845SQ201410468195
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年9月15日
【發(fā)明人】曹安生
【申請(qǐng)人】鄒城市安德機(jī)械制修有限公司