专利名称：基于改性稻壳的生物质吸附材料的制备方法
技术领域：
本发明属于稻壳的化学改性技术领域，具体涉及基于改性稻壳的生物质吸附材料的制备方法。
背景技术：
由于重金属在エ业生产和科学研究中的重要作用，使得重金属的应用在今年来得到飞快的发展，重金属通常是指密度大于4mg cm—3的金属，包括金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等大约45种。但是随之而来的重金属的污染给人们的生活带来巨大的损害，重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。因人类活动导致环境中的重金属含量増加，超出正常范围，并导致环境质量恶化，含重金属的“三废”被直接排入大气和水中，将会直接对生态环境和人类健康造成极大的威胁。·重金属具有富集性，很难在环境中降解。目前我国由于在重金属的开采、冶炼、カロエ过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壌，引起严重的环境污染。同时重金属具有生物富集性，它们不能被生物降解，如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态，即使有益的金属元素浓度超过某ー数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。环境一旦被重金属污染，治理的难度很大，周期也很长，目前治理重金属污染的方法和技术还不够成熟，因此，重金属污染应以预防为主。需要从废水中去除或回收重金属离子的另ー个原因，是因为某些重金属价格昂贵、具有エ艺重要性或者具有战略意义，因而具有较高的回收利用价值。目前国内外处理重金属废水的方法主要有化学沉淀、离子交換、电化学处理、反渗透、膜技木、电渗析等，这些方法在一定程度上取得了较好的效果，但都易造成二次污染，特别在处理低浓度重金属废水时，不仅去除率低，而且运行费用高。吸附法是ー种回收废水中微量重金属的有效方法之一，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用的重金属以及吸附材料可重复使用等优点。较常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、硅藻土、焦炭和沸石等。其中活性炭应用较为广泛。活性炭是ー种非极性吸附剂，可以同时吸附多种重金属离子，吸附容量大，但活性炭价格贵，使用寿命短，再生费用高。天然沸石和粘土的价格便宜，但对重金属离子的吸附容量低，一般小于10mg/g。稻壳是ー种来源广泛的农业废弃物，主要成分是纤维素、木质素和灰分，各占26% 36%、20% 24%、18% 20%，而蛋白质的含量仅为2. 5% 3%，因此饲用价值不高，目前将稻壳还是主要作为燃料或者直接作为废物处理，综合利用率不足10%，远未得以充分使用。但是和其他农业废弃物相比，稻壳中含有14% 16%的SiO2，并且以网络状分布其中，起着骨架的作用，木质素、纤维素等填充其中，当木质素等被部分降解后稻壳表面呈微孔状，SiO2网络点暴露，使其成为很好的吸附剂，具有广泛的利用前景。
但是天然稻壳对重金属离子的吸附往往不能达到满意的效果，一般需要对天然稻壳进行改性，増加吸附金属离子能力强的活性基团，如羧基、羟基、酰胺基、磷酰基等，以提高其吸附能力。通过对稻壳的化学改性制得的吸附材料，使其増加了对吸附金属离子能力强的活性基团，进而具备对重金属离子废水中的微量组份的吸附能力。该材料在使用过程中可多次重复利用，可以节约生产成本，同时还可以对重金属进行回收利用，对环境无二次污染，该材料制备方法简单，仅通过简单的化学反应即可制得，可广泛用于机械制造业、化エ、电镀业、核エ业等所产生的重金属离子进行吸附和回收。并且该材料具有良好的吸水性能，在吸水性材料的制备方面存在一定的潜力。
发明内容
本发明的目的是提供基于改性稻壳的生物质吸附材料的制备方法，它能使稻壳表面形成多孔状増大其比表面积，并且具有柔性的有机聚合物链，最終使得接枝改性后的稻壳具有对重金属离子更强的吸附性能，进而增强其对重金属离子废水中的微量组份的吸附能力。并且所得的改性产物可重复利用，节约了生产成本，对环境无二次污染，·为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案它的制备方法为
I、将2-5份稻壳加入到40-80份的一定浓度的碱性溶液中，在25-50°C条件下搅拌2_5小时，随后浸泡2-5天，抽滤，水洗至中性，烘干。2、把烘干的稻壳(2-5份)加入到80-200份蒸馏水中，通氮气保护，水浴加热到60-75°C，加入0. 01% -0. I %的引发剂并搅拌分散10-30min，随后加入4-15份水溶性有机化合物。3、在60_80°C下氮气保护反应2-6小时，得到反应粗产物，然后用蒸馏水反复洗涤粗产物，除去反应产生的均聚物，在40-65°C下干燥8-24小时，即得到纯净的改性产物。所述的碱性溶液包括氢氧化钠、尿素、氢氧化钠+尿素。所述的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钾/亚硫酸钠、过氧化ニ苯甲酰。所述的水溶性有机化合物包括丙烯酰胺、丙烯酸。本发明具有以下有益效果能使稻壳表面形成多孔状増大其比表面积，并且具有柔性的有机聚合物链，最終使得接枝改性后的稻壳具有对重金属离子更强的吸附性能，进而增强其对重金属离子废水中的微量组份的吸附能力。并且所得的改性产物可重复利用，节约了生产成本，对环境无二次污染。
具体实施例方式实施例I :将2-5份稻壳加入到80份一定浓度的氢氧化钠溶液中，搅拌3小时后浸泡5天，然后水洗至中性，在45°C下干燥。取干燥的稻壳3份，加入到150份蒸馏水中，通氮气保护，并水浴加热到75°C，加入引发剂过硫酸铵0. 05%并搅拌使其分散，之后加入13份丙烯酰胺，在氮气保护下反应3小时，得到的产物用蒸馏水反复洗涤，以除去副产物聚丙烯酰胺，之后过滤，在45°C下干燥，得到改性稻売。实施例2 :将2-5份稻壳加入到80份一定浓度的尿素溶液中，搅拌3小时后浸泡3天，然后水洗至中性，在45°C下干燥。取干燥的稻壳5份，加入到250份蒸馏水中，通氮气保护，并水浴加热到80°C，加入引发剂过硫酸钾0. 1%并搅拌使其分散，之后加入15份中和后的丙烯酸，在氮气保护下反应3. 5小时，得到的产物用蒸馏水和甲醇反复洗涤(至少各三次)，以除去副产物，之后过滤，在45°C下干燥，得到改性稻売。实施例3 :将2-5份稻壳加入到80份一定浓度的氢氧化钠/尿素溶液中，搅拌3小时后浸泡5天，然后水洗至中性，在45°C下干燥。取干燥的稻壳5份，加入到250份蒸馏水中，通氮气保护，并水浴加热到75°C，加入引发剂过硫酸铵0. 05%并搅拌使其分散，之后加 入15份丙烯酰胺，在氮气保护下反应3小时，得到的产物用蒸馏水反复洗涤，以除去副产物聚丙烯酰胺，之后过滤，在45°C下干燥，得到改性稻売。
权利要求
1、基于改性稻壳的生物质吸附材料的制备方法，其特征在于它的制备方法为1、将2-5份稻壳加入到40-80份的一定浓度的碱性溶液中，在25-50°C条件下搅拌2_5小时，随后浸泡2-5天，抽滤，水洗至中性，烘干； 2、把烘干的稻壳(2-5份)加入到80-200份蒸馏水中，通氮气保护，水浴加热到60-75°C，加入0. 01% -0 . I %的引发剂并搅拌分散10-30min，随后加入4-15份水溶性有机化合物； 3、在60-80°C下氮气保护反应2-6小时，得到反应粗产物，然后用蒸馏水反复洗涤粗产物，除去反应产生的均聚物，在40-65°C下干燥8-24小时，即得到纯净的改性产物。
2.根据权利要求I所述的基于改性稻壳的生物质吸附材料的制备方法，其特征在于所述的碱性溶液包括氢氧化钠、尿素、氢氧化钠+尿素。
3.根据权利要求I所述的基于改性稻壳的生物质吸附材料的制备方法，其特征在于所述的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钾/亚硫酸钠、过氧化二苯甲酰。
4.根据权利要求I所述的基于改性稻壳的生物质吸附材料的制备方法，其特征在于所述的水溶性有机化合物包括丙烯酰胺、丙烯酸。
全文摘要
基于改性稻壳的生物质吸附材料的制备方法，它属于稻壳的化学改性技术领域。它的制备方法为将2-5份稻壳加入到40-80份的一定浓度的碱性溶液中，在25-50℃条件下搅拌2-5小时，随后浸泡2-5天，抽滤，水洗至中性，烘干；把烘干的稻壳(2-5份)加入到80-200份蒸馏水中，通氮气保护，水浴加热到60-75℃，加入0.01％-0.1％的引发剂并搅拌分散10-30min，随后加入4-15份水溶性有机化合物；在60-80℃下氮气保护反应2-6小时，得到反应粗产物，然后用蒸馏水洗涤粗产物，除去反应产生的均聚物，在40-65℃下干燥8-24小时，即得到纯净的改性产物。本发明节约了生产成本，对环境无二次污染。
文档编号C02F1/62GK102784621SQ20121031080
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者帅闯, 张忠庆, 张驰, 杨瑞环, 赵玲玲, 陈继超 申请人:西南科技大学