一種磁性蛋清/絲瓜絡(luò)吸附材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性蛋清/絲瓜絡(luò)吸附材料的制備方法及應(yīng)用，具體涉及生物質(zhì)吸附材料的制備方法，并用于吸附去除污水中的重金屬離子，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)化的發(fā)展，汽車尾氣、工礦廢物的排放以及化肥農(nóng)藥的使用，導(dǎo)致重金屬元素(鎘、鉛、鉻、砷等)嚴(yán)重污染環(huán)境。重金屬元素污染環(huán)境后，通過食物鏈成千上萬倍的累積，對(duì)生物和人體健康造成嚴(yán)重傷害。目前，治理重金屬污染的技術(shù)有離子交換法、沉淀吸附法、膜分離法和活性炭吸附法，這些技術(shù)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。近年來，利用廉價(jià)易得、低成本吸附劑來去除重金屬的方法越來越多的受到重視。國內(nèi)外已有人研究樹葉、果殼、樹皮、秸桿、甘蔗纖維、玉米芯、絲瓜絡(luò)等農(nóng)林廢棄物對(duì)重金屬的吸附性能。絲瓜絡(luò)是成熟絲瓜果實(shí)除去外皮和種子后獲得的纖維質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的天然維管束組織，主要由纖維素、半纖維素及木質(zhì)素組成，其纖維素含量高達(dá)60%。絲瓜絡(luò)纖維管束內(nèi)分布著大量的孔洞，具有很大的比表面積，另外還具有獨(dú)特的吸附性能以及親水、親油和再生的循環(huán)使用特性，能展現(xiàn)出特殊的吸附特性，申請(qǐng)?zhí)?00810034734.6公開了絲瓜絡(luò)生物材料對(duì)金屬離子的吸附應(yīng)用。為了提高絲瓜絡(luò)對(duì)金屬離子的吸附性能，有不少專利公開了絲瓜絡(luò)的改性處理方法，如酯化改性(申請(qǐng)?zhí)?00910196568.4)、堿化處理(申請(qǐng)?zhí)?00810034735.0)、巰基化改性(申請(qǐng)?zhí)?00910019165.2)、醚化改性(申請(qǐng)?zhí)?00810034737.XO )、檸檬酸化(申請(qǐng)?zhí)?01110276244.9)、印跡化處理(申請(qǐng)?zhí)?01010293780.5)等，這些公開的專利方法為絲瓜絡(luò)纖維的綜合利用提供了新的途徑。但這些方法在實(shí)際應(yīng)用中要進(jìn)行過濾或離心分離，增大了吸附后固液分離的難度大，吸附劑回收比較困難。本發(fā)明的目的在于:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用廉價(jià)易得的絲瓜絡(luò)作為吸附劑的基質(zhì)，在多種樹葉浸取液中，加入磁性納米四氧化三鐵、蛋清液制備磁性絲瓜絡(luò)復(fù)合吸附材料，用于廢水中鎘和鉛的吸附。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)上述問題以及吸附劑在水中難以分離的不足之處，發(fā)明了一種磁性蛋清/絲瓜絡(luò)復(fù)合重金屬吸附材料的制備方法，具體操作步驟如下:
一種磁性蛋清/絲瓜絡(luò)復(fù)合重金屬吸附材料，其由下述質(zhì)量成份制得:混合樹葉浸取液800?1500 mL，絲瓜絡(luò)粉300?600 g，F(xiàn)e3O4磁性粉0.5?5 8，蛋清10?30 g，殼聚糖I?3 g0
[0004]步驟1)、將絲瓜絡(luò)去掉表皮，用自來水洗凈，烘干，用粉碎機(jī)粉碎至60?150目。
[0005]步驟2)、將步驟1)300?600 g絲瓜絡(luò)粉浸泡在1000 mL如下混合堿溶液中:I?3% Na2CO35I?5% NaOH； I?3% Κ0Η;并攪拌I?3 h后，過濾抽干，留用絲瓜絡(luò)粉。
[0006]步驟3)、樹葉浸取液的制備:將5?20 g桑葉；5?20 g枇杷樹葉；5?20 g銀杏葉置于2000 mL的大燒杯中，加入800?1500 mL蒸餾水中，在超聲波提取設(shè)備中提取I?3h后，過濾抽干，留取濾液待用，此浸取液含多酚類物質(zhì)。
[0007]步驟4)、磁性-蛋清液-絲瓜絡(luò)粉混合物的制備:在步驟3)的樹葉浸取液800?1500 mL中，加入堿處理的絲瓜絡(luò)粉300?600 g，在800?1500 r/min攪拌I?3 h;然后加入磁性納米Fe304 0.5?5 g，10?30 g新鮮蛋清，在超聲波振蕩器中分散0.5?I h，即獲得磁性-蛋清-絲瓜絡(luò)混合物。
[0008]步驟5)、在步驟4)的混合物中，加入0.5?3%殼聚糖的醋酸(5%)溶液50 mL，在60-80°C加熱，并以800?1500 r/min攪拌I?2 h后，在燒杯外用磁鐵吸住制備的復(fù)合吸附材料，用水洗滌3?5次；隨后在60?80°C烘干后，研磨均勻，即得磁性蛋清/絲瓜絡(luò)復(fù)合重金屬吸附劑。
[0009]步驟6)、在100?500mL含有重金屬的廢水中，加入0.4?2 g上述制備的吸附材料，用0.lmol/LNaOH或0.lmol/LHCl調(diào)節(jié)溶液的pH 2?8，振蕩I?6 h后，過濾；用原子吸收光度計(jì)測定吸附后濾液中剩余的重金屬鎘、鉛兩元素的含量，計(jì)算吸附材料對(duì)鎘、鉛的飽和吸附容量和除去率。
[0010]在上述方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明可以作如下改進(jìn)。
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟I)中，絲瓜絡(luò)粉碎后進(jìn)行篩分，取不同粒徑的絲瓜絡(luò)粉為60目，75目，IQQ目，150目的物料。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟2)中，絲瓜絡(luò)粉進(jìn)行混合堿處理，浸泡在如下混合堿液中:I?
3% Na2CO3, I?5% NaOH, I?2% Κ0Η;攪拌I?3 h后，過濾抽干，留用絲瓜絡(luò)粉。
[0013]進(jìn)一步的，所述步驟3)中，所述的樹葉浸取液主要是為了提取多酚類物質(zhì)如黃酮、丹寧酸等，這些提取成份含有多種能吸附重金屬元素的官能團(tuán)羥基、羧基、羰基，能提高吸附材料對(duì)重金屬的吸附效果。在800?1500 mL升蒸餾水中，加入的樹葉成份質(zhì)量為:5?20 g桑葉;5?20 g枇杷樹葉;5?20 g銀杏葉，在超聲波提取設(shè)備中浸取I?3 h。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟5)中，堿化絲瓜絡(luò)粉與混合樹葉浸取液以1:5?3:4(質(zhì)量:體積)的比例加入，堿化絲瓜絡(luò)粉加入質(zhì)量為300?600 go
[0015]進(jìn)一步的，所述步驟4)中，在800?1500 mL樹葉浸取液中，磁性納米Fe304加入質(zhì)量為0.5?5 g，蛋清加入質(zhì)量為10?30 g，蛋清具有吸附重金屬離子的功能，易于獲得。
[0016]進(jìn)一步的，所述步驟5)中，0.5?3%殼聚糖的醋酸溶液加入量為50mL，在60?80°C加熱，并以800?1500 r/min攪拌I?2 h后，在外加磁場作用下進(jìn)行固液分離，沉淀經(jīng)水洗滌、60?80°C烘干后，得到磁性蛋清/絲瓜絡(luò)粉復(fù)合重金屬吸附材料。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明以天然植物-絲瓜絡(luò)為原料制備復(fù)合吸附劑，工藝簡單，生產(chǎn)成本低；
(2)所用材料蛋清、殼聚糖、樹葉無毒性，可生物降解，屬于環(huán)境友好型的制備方法；
(3)添加磁性納米Fe3O4,有利于操作中的固液分離和吸附劑的回收；
(4)采用樹葉提取液為介質(zhì)，添加蛋清有利于提高吸附效率和飽和吸附量，制得的吸附劑具有較好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，能夠在PH 4.2?7.6范圍內(nèi)吸附廢水中的重金屬元素鉛、鎘重金屬。
【附圖說明】
[0018]圖1為pH值對(duì)鉛鎘吸附率的影響。具體實(shí)施方案
[0019]實(shí)施例1。
[0020]1、復(fù)合吸附劑的制備
(I)原料粉碎:收集絲瓜絡(luò)，去掉表皮、洗凈、烘干并進(jìn)行粉碎，用100目篩子過篩；
(2 )混合堿液預(yù)處理:將100目絲瓜絡(luò)粉400 g，浸泡在1000 mL的混合堿溶液中，混合堿液成份為:I % Na2CO3, 5% NaOH，2% KOH。攪拌2 h后，過濾抽干，棄去濾液，留取絲瓜絡(luò)粉；
(3)樹葉浸取液的制備:將5g干燥的桑葉；10 g枇杷葉；10 g銀杏葉于2000 mL大燒杯中，加入1000 mL蒸餾水中。將燒杯置于超聲波提取設(shè)備中提取3 h后，過濾抽干，留取濾液待用，此浸取液含丹寧酸、多酚類有機(jī)物；
(4)磁性-蛋清液-絲瓜絡(luò)粉混合物的制備:在步驟(3)中加入由步驟(2)制得的絲瓜絡(luò)粉400 g，攪拌2 h，然后加入30 g新鮮蛋清，5 g磁性Fe304、在超聲波振蕩器中分散2 h，即獲得磁性-蛋清液-絲瓜絡(luò)粉混合物；
(5)步驟(4)的混合物中加入3%的殼聚糖溶液50mL，在80°C下加熱，并以1000 r/min充分?jǐn)嚢? h后，用外加磁鐵分離出制備的復(fù)合吸附材料，經(jīng)洗滌、75°C烘干，研磨均勻，SP得磁性蛋清/絲瓜絡(luò)復(fù)合重金屬吸附劑。
[0021 ] 2、應(yīng)用實(shí)例:復(fù)合吸附劑對(duì)Cd2+的吸附
配制含有Cd2+ 80 mg/L的模擬廢水 100 mL，用0.1mol/L HCl或0.1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值為4.2，加入制備的復(fù)合吸附為0.5 g，在25°C下，振蕩吸附6 h(振蕩速度150 r/min)。振蕩完畢，取上層清液，用原子吸收光度計(jì)測定剩余的Cd2+含量。通過計(jì)算，Cd2+的吸附效率為98.74%，飽和吸附量為213.6 mg/g。
[0022]實(shí)施例2。
[0023]1、復(fù)合吸附劑的制備
(1)原料粉碎:收集絲瓜絡(luò)，去掉表皮、洗凈、烘干并進(jìn)行粉碎，用75目篩子過篩；
(2)混合堿液預(yù)處理:將75目絲瓜絡(luò)粉300g，浸泡在1000 mL的混合堿溶液中，混合堿液成份為:2 % Na2CO3, 5%