專利名稱：一種高效鉛離子吸附材料磺酸化纖維素的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效鉛離子吸附材料磺酸化纖維素的制備方法。
背景技術(shù)：
近幾年，廢水中重金屬對(duì)環(huán)境及人體健康污染得到廣泛的關(guān)注。至少有二十種金屬被稱之為有害金屬，鉛是其中最有毒性的元素之一。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，鉛在飲用水中的含量不能超過0.015 mg/L。鉛聚集到環(huán)境和人體中容易導(dǎo)致腎衰竭、高血壓等疾病，因此，鉛含量必須控制在環(huán)境允許水平。目前，各種技術(shù)方法用以除去廢水中鉛離子，如沉淀法、離子交換法、膜過濾法、電滲析法。然而這些技術(shù)存在能量輸入大、經(jīng)濟(jì)成本高等缺點(diǎn)，且鉛離子濃度高時(shí)其去除率低。在廢水處理技術(shù)中，吸附法是最具前景的一種方法，其具有高效性且沒有有害副產(chǎn)物產(chǎn)生。具有高比表面積和吸附性能的活性炭是目前應(yīng)該最廣泛的吸附劑之一，然而活性炭的生產(chǎn)過程成本較高，且涉及到活化及碳化等高端技術(shù)。因此，開發(fā)低成本、高吸附性的可再生的新型吸附劑成為目前研究的熱點(diǎn)。纖維素是自然界最容易得到的植物資源之一，其具有可再生性、可生物降解性、生物適性、均質(zhì)性等特點(diǎn)。目前，開發(fā)新型功能纖維擴(kuò)大其在其它工業(yè)中應(yīng)用得到越來越多的關(guān)注。本發(fā)明將植物資源作為吸附原料，開發(fā)了一種高效的新型鉛離子吸附材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)鉛離子具有強(qiáng)吸附能力的磺酸化纖維素的制備方法。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高效鉛離子吸附材料磺酸化纖維素的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
1)將棉花纖維素與質(zhì)量濃度為10-50%的硫酸混合，然后用超聲波預(yù)處理5-30min，得預(yù)處理液；其中棉花纖維素與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:2-6 ;
2)向預(yù)處理液中加入壬基酚聚氧乙烯醚和N，N-二甲基甲酰胺，在50-80°C、攪拌條件下恒溫40-80 min，得處理液；其中壬基酚聚氧乙烯醚、N，N-二甲基甲酰胺與預(yù)處理液的質(zhì)量比為 0.01-0.03:1-10:1 ；
3)向處理液中加入滲透劑，攪拌40-120min，冷卻、洗滌、干燥得磺酸化纖維素；所述滲透劑為質(zhì)量比為2:1的三氧化硫-吡啶和哌啶-N-磺酸的混合物，滲透劑與處理液的質(zhì)量比為2-6:1。所述硫酸的質(zhì)量濃度優(yōu)選為20%，棉花纖維素與硫酸溶液的質(zhì)量比優(yōu)選為1:2。所述壬基酚聚氧乙烯醚、N, N-二甲基甲酰胺與預(yù)處理液的質(zhì)量比優(yōu)選為0.01:4:1 ;所述滲透劑與處理液的質(zhì)量比優(yōu)選為3:1。與現(xiàn)有的制備磺酸化纖維素的方法相比，本發(fā)明的制備方法最主要的改進(jìn)在于:I)采用硫酸對(duì)纖維進(jìn)行預(yù)處理后，進(jìn)行超聲波預(yù)處理。2)使用質(zhì)量比為2:1的三氧化硫-吡啶和哌啶-N-磺酸的混合物作為磺化劑，從而提高了磺酸化纖維素中SO3Na的取代度；進(jìn)而提高了其吸附鉛離子的能力。所述磺酸化纖維素(又稱纖維素硫酸酯)，其結(jié)構(gòu)式為:
權(quán)利要求
1.一種高效鉛離子吸附材料磺酸化纖維素的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將棉花纖維素與質(zhì)量濃度為10-50%的硫酸混合，然后用超聲波預(yù)處理5-30min，得預(yù)處理液；其中棉花纖維素與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:2-6 ; 2)向預(yù)處理液中加入壬基酚聚氧乙烯醚和N，N-二甲基甲酰胺，在50-80°C、攪拌條件下恒溫40-80 min，得處理液；其中壬基酚聚氧乙烯醚、N，N-二甲基甲酰胺與預(yù)處理液的質(zhì)量比為 0.01-0.03:1-10:1 ； 3)向處理液中加入滲透劑，攪拌40-120min，冷卻、洗滌、干燥得磺酸化纖維素；所述滲透劑為質(zhì)量比為2:1的三氧化硫-吡啶和哌啶-N-磺酸的混合物，滲透劑與處理液的質(zhì)量比為2-6:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效鉛離子吸附材料磺酸化纖維素的制備方法，其特征在于:所述硫酸的質(zhì)量濃度為20%，棉花纖維素與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效鉛離子吸附材料磺酸化纖維素的制備方法，其特征在于:其所述壬基酚聚氧乙烯醚、N，N-二甲基甲酰胺與預(yù)處理液的質(zhì)量比為0.01: 4:1 ;所述滲透劑與處理液的質(zhì)量比為3:1。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高效鉛離子吸附材料磺酸化纖維素的制備方法，首先將棉花纖維素在室溫下采用硫酸混合進(jìn)行超聲波預(yù)處理后，加入壬基酚聚氧乙烯醚、N，N-二甲基甲酰胺和三氧化硫-吡啶和哌啶-N-磺酸混合物進(jìn)行磺酸化處理；冷卻至室溫并洗滌后，真空干燥得到磺酸化纖維素。本發(fā)明磺酸化纖維素在常溫下就對(duì)鉛離子具有優(yōu)良的吸附性能，處理范圍是0-800mg/l。尤其當(dāng)鉛離子濃度低于40mg/g時(shí)，其去除率為100%，這是其它吸附材料無法達(dá)到的效果。另外用磺酸化纖維素吸附含鉛離子水溶液，其吸附速度快且可多次重復(fù)使用，10min能達(dá)到吸附平衡。較合適的吸附溫度是10-40℃，可在pH3-6.5范圍內(nèi)使用。
文檔編號(hào)C02F1/62GK103143327SQ20131007606
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者董翠華, 龐志強(qiáng), 張海光, 劉玉 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院