一种稻壳纤维素吸附剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明应用于稀有贵金属的有效提取W及绿色吸附剂制备技术领域，设及一种简 单改性的稻壳类吸附剂，旨在从含有嫁离子及杂质金属离子的溶液中选择性的回收嫁。
【背景技术】
[0002] 稀散元素包含嫁、铜、巧、错、砸、蹄、鍊。最早应用于冶金领域，现如今被广泛应用 于各高新技术领域。嫁被誉为"半导体材料的新粮食"，是一种典型的稀散金属，它在地壳中 的含量约占万分之一点五。我国金属嫁的储量约占世界储量的80%~85%，总储量居世界 首位。嫁是银白色金属，烙点29. 8°C，入手即化，但沸点却很高，具有元素中最长的液态区 间，被广泛应用于溫度计和防火信号电路烙断材料。嫁质地较软，化学性质不活泼，但可溶 于强酸强碱，具有两性，嫁反射光能力很强，液态时粘附能力很强，被广泛应用于特殊光学 玻璃。良好的半导体性能，被广泛应用于电子信息、移动通信和无人操作系统等高新领域。 具有吸收中子的能力，被应用于原子堆中热载体。此外，嫁还被广泛应用于催化、金属改性 剂和医学等领域。嫁的应用还处于前沿领域，在未来的科技发展中，还具有很高的经济价值 W及社会价值。
[0003] 世界上约90%的金属嫁是从炼侣工业的副产品中得到的。从浸出液中提取嫁通 常可采用沉淀-电解法、萃取法、树脂吸附法等。从锋置换渣中分离提取低含量的嫁多采用 置换、中和沉淀法或萃取法、乳状液膜和络合吸附法。从粉煤灰中回收金属嫁，采用沉淀法、 萃取法、还原烙炼萃取法及碱烙化法。目前应用最为广泛的分离嫁方法为溶剂萃取法，国内 外对嫁的萃取剂主要用簇酸类、麟酸类、哇嘟类、酸类、胺类。其中哇嘟类KelexlOO是法国 最先提出的从碱性侣溶液中提嫁的萃取剂，酸性介质中主要有TBP，CA-12，N503，切anex301 等，碱性介质中主要有乙酷丙酬，Kelex 100等。虽然可应用的萃取剂较多，但是并没有嫁 的特效萃取剂，选择性相对较好的，挥发性强且多为酸性介质，工业上应用较少。到目前为 止，已工业化的提取方法还有很多不足，现有的生产能力和资源远不能满足市场的需求，所 W加大对嫁资源综合回收的科技支撑，已迫在眉睫。
[0004] 与此同时，作为人口大国，我国每年产生大量稻壳、賴杆、柿子皮、膀蟹壳等生物废 弃物，例如，稻壳约占稻谷巧粒重量的20 %，年产约4千万吨，被视为不可再生资源。大部分 稻壳被制作基质、做发酵床垫料W及饲料。运些并不能充分发挥稻壳的性能，浪费资源。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于合理利用生物废弃物，选用种植大 米的废弃物-稻壳为原料，经过简单改性用于吸附嫁。本发明的操作方法简单，成本低，对 嫁的吸附量大，处理周期短，可循环利用，无污染且处理成本低。
[0006] 本发明是通过如下技术方案实现的：一种稻壳纤维素吸附剂，制备方法如下：将 稻壳，用去离子水洗涂后，放入恒溫干燥箱中，40-60°C下干燥，取出将其粉碎至呈粉末状； 取稻壳粉缓慢加入硫酸，水浴加热20-2化；将酸化后的稻壳粉用碳酸氨钢洗涂，然后用去 离子水洗至中性，过滤，40-70°C恒溫干燥，研磨过筛，选取粒径为100-150 y m，得到目标产 物稻壳纤维素吸附剂。
[0007]
[000引上述的一种稻壳纤维素吸附剂，所述的H2SO4的浓度为：14-18mol . L 1。
[0009] 上述的一种稻壳纤维素吸附剂，H2SO4的加入量为：每克稻壳粉中加入硫酸3-5血。
[0010] 上述的一种稻壳纤维素吸附剂，水浴加热溫度为：75-90°C。
[0011] 上述的一种稻壳纤维素吸附剂，碳酸氨钢浓度为：〇. 1-lmol ? L 1。
[0012] 上述的一种稻壳纤维素吸附剂，每克酸化后的稻壳粉，碳酸氨钢的用量为 l〇-15mL。
[0013] 本发明的稻壳纤维素吸附剂用于回收稀散元素嫁。方法如下：于含有嫁离子的溶 液中，调节酸度至抑为1 X 10 1%〇1 ? L i-4mol ? L1，然后加入上述的稻壳纤维素吸附剂，静 置吸附15-2地，然后，加入0. 5-1. 5mol ? L 1肥1震荡，洗脱10-1化。
[0014] 本发明具有W下有益效果：
[0015] 1.原料丰富：纤维素是稻壳中的重要成分，我国水稻生产量巨大，每年生产的稻 壳主要途径表现为W下=类：制作基质、做发酵床垫料W及饲料。运些并不能充分发挥稻壳 的性能，本发明不仅使稻壳资源的利用率得到提高，更实现了利用生物废弃物，变废为宝， W及环保的时代理念。
[0016] 2.方法简单：本发明通过W-步法对稻壳进行硫酸酸化，获得径基类吸附剂，可 实现在侣废液中高效分离富集嫁，对嫁的吸附量大（105. 2g/kg)。
[0017] 3.无污染：本发明直接采用硫酸对稻壳进行酸化处理，反应结束后无硫酸废液排 放，因此并不会对环境产生污染。
[0018] 4.成本低：处理成本大幅度降低，处理成本是传统处理方法的10-20%。
[0019] 5.适用范围广：本发明适合任何含有嫁离子的溶液，且对溶解于其中的含量高的 杂质金属A1、Fe、As等不吸附，显示出吸附剂对嫁具有高效选择性。
[0020] 6.本发明中，吸附的嫁可W采用Imol/L的稀盐酸就可W将嫁很好的洗脱回收。
[0021] 综上所述，本发明制备的硫酸脱水醋化稻壳的纤维素类吸附剂，可W从含嫁的溶 液中高效分离富集嫁，环保节能，充分利用废弃物，无能源消耗，且制备方法简单，成本低 廉，具有实际的应用性。
【附图说明】
[0022] 图1是实施例1制备的稻壳纤维素吸附剂的IR分析图。
[0023] 图2是实施例1制备的稻壳纤维素吸附剂在不同的酸度下对含不同共存离子溶液 中对嫁的分离效果图。
【具体实施方式】
[0024] 实施例1 一种稻壳纤维素吸附剂
[002引取lOOg原料稻壳师)，用去离子水洗涂后，放入恒溫干燥箱中，50°C下干燥12小 时，取出，将其粉碎至呈粉末状，备用。取20g稻壳粉缓慢加入17. 4mol/L硫酸80mU水浴加 热，控制溫度在80°C左右，酸化处理2地。将酸化后的稻壳粉用250血浓度为0. 2mol ? L 1 碳酸氨钢洗涂，然后用去离子水洗至中性，过滤，60°C恒溫干燥2地，研磨过筛，选取粒径为 100-150 y m的吸附剂，该吸附剂记作0RH。产率约为73. 15%。
[0026] 获得的稻壳纤维素吸附剂的红外光谱如图1所示，位于3700 - 3100cm 1处的径基 伸缩振动峰明显减弱，位于2950cm 1和1300 - 1550cm 1处的甲基亚甲基伸缩振动消失，由此 可知，新制得的稻壳纤维素中一些甲基亚甲基由于发生炭化或氧化而消失，与目标产物稻 壳纤维素相一致。
[0027] 通过表面官能团的测定：经过脱水醋化处理后，吸附剂中簇基W及酪径基大量增 加，可证明获得了脱水醋化的纤维素类吸附剂，结果如表1。
[002引表1 0RH表面官能团的含量
[0029]
[0030] 实施例2不同的酸度及其他共存离子对嫁吸附的影响
[00引]分别取含Ga 20ppm、Al SOppinJe 20ppm和As 20ppm的溶液10ml，分别调节溶液 的抑为抑等于1、3、W及曲]为Imol ? L 1和4mol ? L 1，而后分别加入lOmg实施例1制 备的稻壳纤维素吸附剂，震荡24小时后，测定溶液中各离子的浓度。结果如图2所示，从图 2可见，在整个酸度范围内，吸附剂对侣、铁、神离子吸附率很低，而对嫁溶液的吸附率在抑 =3可达到72% W上。显示出本发明的稻壳纤维素吸附剂在含侣铁神嫁的溶液中具有高效 选择性吸附嫁。
[0032] 实施例3硫酸改性稻壳纤维素吸附剂对嫁的分离富集应用
[003引取50mol/L的嫁溶液，将溶液抑调节至抑=3,向50ml含有稀散元素嫁溶液中加 入硫酸改性稻壳吸附剂50mg，震荡24小时，对溶液中的稀散元素嫁进行吸附，过滤后负载 嫁的吸附剂用Imol ? L 1的盐酸溶液进行解析，经计算回收率为96%。
[0034] 实施例4稻壳纤维素吸附剂循环使用性能研究
[0035] 取Ga 2化pm离子的溶液10血，将溶液抑调节至抑=3,加入lOmg脱水醋化稻壳 纤维素吸附剂，震荡24小时，对溶液中的稀散元素嫁进行吸附，而后对负载嫁的吸附剂，W Imol -Li肥1作为解析剂。经过S次吸附洗脱循环后，稻壳纤维素吸附剂对Ga(III)负载 量依然在14. 5mg W上，回收率依然可W达到96% W上，结果如表2。
[0036] 表2 Mo-PVA-SA-I的吸附洗脱循环实验
[0037]
【主权项】
1. 一种稻壳纤维素吸附剂，其特征在于，制备方法如下：将稻壳，用去离子水洗涤后， 放入恒温干燥箱中，40-60°C下干燥，取出将其粉碎至呈粉末状；取稻壳粉缓慢加入硫酸， 水浴加热20-26h;将酸化后的稻壳粉用碳酸氢钠洗涤，然后用去离子水洗至中性，过滤， 40-70°C恒温干燥，得到目标产物稻壳纤维素吸附剂。2. 如权利要求1所述的一种稻壳纤维素吸附剂，其特征在于：将稻壳纤维素吸附剂，研 磨过筛，选取粒径为100-150ym的吸附剂。3. 如权利要求1所述的一种稻壳纤维素吸附剂，其特征在于：所述的H#04的浓度为： 14_18mol?L、4. 如权利要求1所述的一种稻壳纤维素吸附剂，其特征在于=H2SO4的加入量为：每克 稻壳粉中加入硫酸3-5mL。5. 如权利要求1所述的一种稻壳纤维素吸附剂，其特征在于：水浴加热温度为： 75-90。。。6. 如权利要求1所述的一种稻壳纤维素吸附剂，其特征在于：碳酸氢钠浓度为： 0?I-Imol?L、7. 如权利要求1所述的一种稻壳纤维素吸附剂，其特征在于：每克酸化后的稻壳粉，碳 酸氢钠的用量为10-15mL。8. 权利要求1-7任一所述的稻壳纤维素吸附剂在回收稀散元素镓的应用。9. 如权利要求8所述的应用，其特征在于，方法如下：于含有镓离子的溶液中，调节酸 度至pH为IX101Vol?L1Imol?L\然后加入权利要求1-7任一所述的稻壳纤维素吸附 剂，静置吸附15_24h。10. 如权利要求9所述的应用，其特征在于，方法如下：静置吸附15-24h后，加入 0? 5-1. 5mol ? L 1HCl 震荡，洗脱 10-15h。
【专利摘要】一种稻壳纤维素吸附剂及其制备方法和应用。采用的技术方案是：取稻壳，用去离子水洗涤后，放入恒温干燥箱中，40-60℃下干燥，取出将其粉碎至呈粉末状，取稻壳粉缓慢加入浓硫酸对其进行处理，水浴加热处理，将酸化后的秸秆粉末用碳酸氢钠洗涤，用去离子水洗至中性，过滤，40-70℃恒温干燥，研磨至粒径为100-150μm。本发明通过硫酸改性稻壳，制得功能化吸附剂，从含镓的溶液中吸附镓，实现了成本低，变废为宝，吸附量大等优点。
【IPC分类】B01J20/30, B01D15/08, B01J20/24
【公开号】CN105170108
【申请号】
【发明人】熊英, 王越, 娄振宁, 单炜军
【申请人】辽宁大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月19日