一种改性麦壳吸附剂

摘要

本发明提供了一种改性麦壳吸附剂，该改性麦壳吸附剂由麦壳和改性材料经加工制得，所述改性材料选取：20％异丙醇-NaOH组合剂、双氧水、20％异丙醇-柠檬酸中的任一种。本发明通过系统的研究了对麦壳不同的化学改性路线，制备了不同的麦壳吸附剂，提高了麦壳的吸附能力。本发明通过对特定几种染料刚果红、孔雀绿的吸附研究，实验结果表明麦壳经过改性后，其对污染物的吸附效果大有提高。麦壳的改性研究可能提供了麦壳作为水处理吸附剂应用的新途径，为印染废水的处理提供了新思路、新工艺，具有极为广阔的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及吸附剂领域，特别涉及一种改性麦壳吸附剂。

背景技术

国内外对利用一些植物材料作吸附剂来处理废水已经有了一定 进展，但生物吸附的研究对象主要集中在对水体中Cu²⁺、Ni²⁺等重金 属离子和阴、阳离子杂质的吸附，较少涉及染料和印染废水。此外， 已知的生物吸附剂主要是活性污泥、甘蔗渣、海带、桔皮等物质，选 材上还是不够广泛。有关麦壳用于染料废水处理的研究报道很少，把 麦壳进行改性进行改性其吸附效果的报道更是少见。

中国是一个农业生产大国，麦壳作为小麦这一农作物的副产物， 其产量巨大，来源广泛，成本低廉。目前麦壳大多被作为废弃物焚毁 或闲置，没有得到较好的利用和资源化开发，也对环境产生不良影响。 麦壳经一些化学方法处理后，作为印染废水处理的吸附剂，不仅能促 进麦壳废弃物的资源化利用及其产业化开发，还能为污水净化等提供 新型的吸附剂，对环境和社会的可持续发展具有重要意义。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种改 性麦壳吸附剂。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种改性麦壳吸附剂，其特征在于，该改性麦壳吸附剂由麦壳和 改性材料经加工制得，所述改性材料选取：20％异丙醇-NaOH组合 剂、双氧水、20％异丙醇-柠檬酸中的任一种。

进一步的，所述20％异丙醇-NaOH组合改性麦壳吸附剂，采用 在每5g20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的NaOH溶液100 mL，搅拌1h，室温下抽滤，再加100mL蒸馏水搅拌45min，然后 在室温下水洗多次至pH值为中性，抽滤后，将样品放入55℃恒温 干燥箱中烘干制得。

进一步的，所述双氧水改性麦壳吸附剂，采用每2.16g麦壳与 20.0mL的双氧水溶液混合于烧杯中，再加入25mL蒸馏水搅拌30 min,然后用蒸馏水清洗多次洗至中性，在50℃下恒温烘干制得。

进一步的，20％异丙醇-柠檬酸组合改性麦壳吸附剂，采用在每5 g的20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的柠檬酸溶液100mL， 在室温下搅拌2h，抽滤，在室温下水洗多次至pH值为7，再抽滤，并 在55℃恒温干燥箱中烘干制得。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：麦壳由于其结构特点 可以作为处理印染废水的生物吸附剂。麦壳主要有纤维素、半纤维素、 木质素和硅等构成，还含有少量的蛋白质，其分子结构中富含Si-OH、 C-OH等易于进行化学修饰的基团。通过系统的研究了对麦壳不同的 化学改性路线，制备了不同的麦壳吸附剂，提高了麦壳的吸附能力。 本发明通过对特定几种染料刚果红、孔雀绿的吸附研究，实验结果表 明麦壳经过改性后，其对污染物的吸附效果大有提高。麦壳的改性研 究可能提供了麦壳作为水处理吸附剂应用的新途径，为印染废水的处 理提供了新思路、新工艺，具有极为广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明20％异丙醇-NaOH组合改性麦壳吸附剂与未改性 麦壳的吸收峰图。

图2为本发明双氧水改性麦壳吸附剂与未改性麦壳的吸收峰图。

图3为本发明20％异丙醇-柠檬酸组合改性麦壳吸附剂与未改性 麦壳的吸收峰图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明方案做进一步详细说明：

一种改性麦壳吸附剂，其特征在于，该改性麦壳吸附剂由麦壳和 改性材料经加工制得，所述改性材料选取：20％异丙醇-NaOH组合 剂、双氧水、20％异丙醇-柠檬酸中的任一种。

进一步的，所述20％异丙醇-NaOH组合改性麦壳吸附剂，采用 在每5g20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的NaOH溶液100 mL，搅拌1h，室温下抽滤，再加100mL蒸馏水搅拌45min，然后 在室温下水洗多次至pH值为中性，抽滤后，将样品放入55℃恒温 干燥箱中烘干制得。

进一步的，所述双氧水改性麦壳吸附剂，采用每2.16g麦壳与 20.0mL的双氧水溶液混合于烧杯中，再加入25mL蒸馏水搅拌30 min,然后用蒸馏水清洗多次洗至中性，在50℃下恒温烘干制得。

进一步的，20％异丙醇-柠檬酸组合改性麦壳吸附剂，采用在每5 g的20％异丙醇处理的麦壳中，加入0.1mol·L^-1的柠檬酸溶液100mL， 在室温下搅拌2h，抽滤，在室温下水洗多次至pH值为7，再抽滤，并 在55℃恒温干燥箱中烘干制得。

试验例：

将本发明三种改性麦壳与未改性麦壳进行对比，如图1所示， 对于异丙醇-NaOH改性麦壳，在3440cm^-1、1641cm^-1、1400cm^-1与1120cm^-1的峰的吸收峰向波数小的方向移动，但三处峰的强度均 增加。2906cm^-1左右的峰强度增加，而559cm^-1处的吸收峰向波数大 的方向移动，且强度增加。如图2所示，对于双氧水改性麦壳，在 3440cm^-1、1641cm^-1、1400cm^-1与1120cm^-1的峰的吸收峰向波数小 的方向移动，但四处处峰的强度均增加。而2906cm^-1、559cm^-1处的 吸收峰向波数大的方向移动，且强度增加。如图3所示对于异丙醇- 柠檬酸改性麦壳，在3440cm^-1、1641cm^-1处的吸收峰向波数小的方 向移动，2906cm^-1、559cm^-1处的吸收峰向波数大的方向移动，且 强度增加。以上峰位和强度的改变说明改性使麦壳结构发生了变化。

分别用天然麦壳和不同方法改性后的麦壳对进行吸附，比较不 同处理方法的麦壳对污染物的吸附效果，选择吸附效果较好的麦壳再 进行吸附剂用量、吸附时间、初始浓度、pH值、盐度、温度等条件 实验，研究较适合的吸附条件。

取制好备用的一定质量的麦壳放于三角瓶中，加入不同浓度的 刚果红或孔雀绿溶液，搅拌吸附一定时间后，把溶液倒入离心管中离 心，取上层清液，测定吸附后溶液中游离染料的吸光度，根据A～C 曲线，进而计算其浓度，根据下式计算改性麦壳的吸附量：

$q_e=\frac{(C_0-C_e)\times V}{m}$      (公式1)

式中：q_e为吸附量，mg·g^-1；C₀为染料的初始浓度，mg·L^-1；C_e为吸附平衡时刚染料的浓度，mg·L^-1；V为溶液体积，L；m为吸附 剂质量，g。

结果如下表所示

天然麦壳和不同方法改性麦壳吸附刚果红和孔雀绿的比较

表1不同麦壳对刚果红和孔雀绿染料的吸附量

吸附剂均取0.05g，刚果红的初始浓度为80mg·L^-1，孔雀绿的初 始浓度为50mg·L^-1；对苯酚的吸附实验吸附剂的质量为0.10g。

从表1结果可以看出，异丙醇-柠檬酸改性后对刚果红的吸附能 力明显下降，异丙醇-NaOH改性后，对刚果红的吸附量显著增加。因 此，我们选择异丙醇-NaOH改性麦壳作为吸附剂来研究其对刚果红适 宜的吸附条件。此外，可以看出麦壳改性后其对孔雀绿的吸附能力均 有所提高。

本发明以麦壳为原料制备生物吸附剂，研究麦壳中主要成分的改 性方法，分别采用异丙醇-氢氧化钠改性、异丙醇-柠檬酸改性和双氧 水改性等方法，提高麦壳对污染物的吸附能力。本发明考察改性麦壳 对染料刚果红、孔雀绿的吸附作用，探讨吸附剂用量、不同吸附时间、 污染物初始浓度、溶液pH值、温度等吸附条件对吸附效果的影响， 并且讨论了吸附污染物孔雀绿后麦壳的脱附和再吸附情况。吸附实验 结果表明，改性后的麦壳较未改性的天然麦壳其吸附能力有了显著提 高，其对废水中的染料和苯酚有着良好的吸附能力，是一种新型的、 来源广泛、成本低廉、无二次污染、废水处理效果良好的绿色水处理 吸附剂，将能够为印染废水中有机染料和苯酚等污染物的去除提供新 的处理手段。以农业副产物麦壳为原料，通过不同的化学方法改性处 理后，对印染废水中刚果红进行吸附研究，经异丙醇-氢氧化钠改性 后其对刚果红的吸附量可以达到52.2mg·g^–1。研究了对麦壳用硝酸改 性处理后，对含有染料孔雀绿的废水进行吸附，饱和吸附量达到105.5 mg·g^–1。研究了麦壳生物吸附剂在不同吸附条件下对印染废水中的有 害染料的吸附性能，麦壳经过简单化学改性后其吸附能力较天然麦壳 有显著提高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并 不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在 本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书 所限定的保护范围为准。