一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 109092255 A(43)申请公布日 2018.12.28

(21)申请号 201811042406.0(22)申请日 2018.09.07

(71)申请人 湖州市道场乡资产经营有限公司

地址 313000 浙江省湖州市吴兴区道场乡

政府大院内(72)发明人 范沈杰　

(74)专利代理机构 北京方圆嘉禾知识产权代理

有限公司 11385

代理人 董芙蓉(51)Int.Cl.

B01J 20/22(2006.01)B01J 20/30(2006.01)C02F 1/28(2006.01)C02F 1/62(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页

(54)发明名称

一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法(57)摘要

本发明公开了一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法，属于废水处理技术领域。本发明通过化学接枝的方式，将对重金属有捕获作用的巯基和胺基接枝在无氧煅烧后的农林废弃物玉米秸秆中，得到改性的玉米秸秆吸附剂，这种吸附剂中的巯基和胺基易与金属离子发生螯合反应，进而对重金属离子铅具有很高的吸附功效，解决了农林废弃物的应用问题，具有很高的应用前景。

CN 109092255 ACN 109092255 A

权　利　要　求　书

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1.一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1. 将玉米秸秆进行去皮、清洗、切成1*1*1块状，进入碱液中浸泡8～12h，得玉米碱液块体；

S2. S1结束后，将玉米碱液块体放入30～50℃的烘箱中直至烘干，得玉米干燥块体；S3. S2结束后，将玉米干燥块体放入管式炉中进行无氧煅烧，温度500～800℃，时间6～8h，得玉米无氧煅烧块体；

S4. S3结束后，将玉米无氧煅烧块体粉粹、研磨，得玉米无氧煅烧粉末，将玉米无氧煅烧粉末加入到三口烧瓶中，在搅拌状态下，加入N, N-二甲基甲酰胺、巯基乙胺和NaHSO4·H2O，搅拌15～30min后，升温100～130℃，反应2-5h后，加入Na2S，继续反应2～5h，过滤、去离子水清洗、干燥，即得改性玉米秸秆吸附剂。

2.如权利要求1所述的一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于，所述S1中所述碱液为质量浓度为2～6mol/L的NaOH或KOH溶液。

3.如权利要求1所述的一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于，所述S3中所述无氧煅烧的条件是：全程通入气体，待反应结束、体系降温后，撤去气体；所述气体包括氩气、氦气或氮气。

4.如权利要求1所述的一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于，所述S4中所述N, N-二甲基甲酰胺的加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量的2～4倍； 所述巯基乙胺的加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量的5～6 倍；所述NaHSO4·H2O的加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量的1.5%～1.9 %。

5.如权利要求1所述的一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于，所述S4中所述Na2S与玉米无氧煅烧块体粉末重量比为5～6 ：1。

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一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法

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技术领域

[0001]本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法。背景技术

[0002]重金属离子，主要来源于矿山、印染、化工等行业，多数以废水的形式被排放于自然环境中。重金属铅，会随着食物链在人体内累积，当其在人体内达到一定浓度时，会对人体产生不可逆的伤害，严重威胁人体健康。特别地，重金属铅离子，在儿童体内的含量超标时，会使儿童发育迟缓、学习能力低下，严重的会引起神经系统、造血系统、泌尿系统、消化系统等受到严重损害，对儿童生产发于极为不利。目前，处理重金属的方法有离子交换法、化学沉淀法，电化学法等，而这些方法成本高，去除效果不理想且易引发二次污染，吸附法相比于这些方法其成本低，特别是利用农林废弃物制备吸附剂，可以使农林废弃物得到充分利用，又可去除废水中的有害重金属铅离子。[0003]玉米秸秆，是一种农林废弃物，含有纤维素、多糖和无机盐等，这种天然的生物质材料往往成为环境的一大污染源，在许多地方，由于无法处理而采取焚烧的方式，焚烧产生的有害气体严重污染环境；一些地区进行就地掩埋，造成资源浪费，废物得不到有效利用。发明内容

[0004]针对上述存在的问题，本发明提供一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法。对玉米秸秆进行巯基和胺基接枝，制备出一种对铅离子有良好吸附效果的吸附剂，使农林废弃物玉米秸秆得到有效利用。

[0005]本发明采用的技术方案如下：

[0006]一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法，包括如下步骤：[0007]S1.将玉米秸秆进行去皮、清洗、切成1*1*1块状，进入碱液中浸泡8～12h，得玉米碱液块体；

[0008]S2.S1结束后，将玉米碱液块体放入30～50℃的烘箱中直至烘干，得玉米干燥块体；

[0009]S3.S2结束后，将玉米干燥块体放入管式炉中进行无氧煅烧，温度500～800℃，时间6～8h，得玉米无氧煅烧块体；[0010]S4.S3结束后，将玉米无氧煅烧块体粉粹、研磨，得玉米无氧煅烧粉末，将玉米无氧煅烧粉末加入到三口烧瓶中，在搅拌状态下，加入N,N-二甲基甲酰胺、巯基乙胺和NaHSO4·H2O，搅拌15～30min后，升温100～130℃，反应2-5h后，加入Na2S，继续反应2～5h，过滤、去离子水清洗、干燥，即得改性玉米秸秆吸附剂。[0011]优选地，所述S1中所述碱液为质量浓度为2～6mol/L的NaOH或KOH溶液。[0012]优选地，所述S3中所述无氧煅烧的条件是：全程通入气体，待反应结束、体系降温后，撤去气体；所述气体包括氩气、氦气或氮气。[0013]优选地，所述S4中所述N,N-二甲基甲酰胺的加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量

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的2～4倍；所述巯基乙胺的加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量的5～6倍；所述NaHSO4·H2O的加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量的1.5％～1.9％。[0014]优选地，所述S4中所述Na2S与玉米无氧煅烧块体粉末重量比为5～6：1。[0015]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过化学接枝的方式，将对重金属有捕获作用的巯基和胺基接枝在无氧煅烧后的农林废弃物玉米秸秆中，得到改性的玉米秸秆吸附剂，这种吸附剂中的巯基和胺基易与金属离子发生螯合反应，进而对重金属离子铅具有很高的吸附功效，解决了农林废弃物的应用问题，具有很高的应用前景。

具体实施方式

[0016]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。[0017]实施例1

[0018]一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法：[0019]S1.将玉米秸秆进行去皮、清洗、切成1*1*1块状，进入2mol/L的NaOH碱液中浸泡8h，得玉米碱液块体；[0020]S2.S1结束后，将玉米碱液块体放入30～50℃的烘箱中直至烘干，得玉米干燥块体；

[0021]S3.S2结束后，将玉米干燥块体放入管式炉中，在氮气氛围下，进行无氧煅烧，温度500℃，时间6h，得玉米无氧煅烧块体；[0022]S4.S3结束后，将玉米无氧煅烧块体粉粹、研磨，得玉米无氧煅烧粉末，将玉米无氧煅烧粉末加入到三口烧瓶中，在搅拌状态下，加入加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量2倍的N,N-二甲基甲酰胺、加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量5倍的巯基乙胺和加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量1.5％的NaHSO4·H2O，搅拌15min后，升温100℃，反应5h后，加入加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量5倍的Na2S，继续反应5h，过滤、去离子水清洗、干燥，即得改性玉米秸秆吸附剂。[0023]实施例2

[0024]一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法：[0025]S1.将玉米秸秆进行去皮、清洗、切成1*1*1块状，进入6mol/L的NaOH碱液中浸泡12h，得玉米碱液块体；[0026]S2.S1结束后，将玉米碱液块体放入30～50℃的烘箱中直至烘干，得玉米干燥块体；

[0027]S3.S2结束后，将玉米干燥块体放入管式炉中，在氦气气氛围下，进行无氧煅烧，温度800℃，时间8h，得玉米无氧煅烧块体；[0028]S4.S3结束后，将玉米无氧煅烧块体粉粹、研磨，得玉米无氧煅烧粉末，将玉米无氧煅烧粉末加入到三口烧瓶中，在搅拌状态下，加入加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量4倍的N,N-二甲基甲酰胺、加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量6倍的巯基乙胺和加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量1.9％的NaHSO4·H2O，搅拌30min后，升温130℃，反应5h后，加入加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量6倍的Na2S，继续反应2h，过滤、去离子水清洗、干燥，即

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得改性玉米秸秆吸附剂。[0029]实施例3

[0030]一种改性玉米秸秆吸附剂的制备方法：[0031]S1.将玉米秸秆进行去皮、清洗、切成1*1*1块状，进入4mol/L的NaOH碱液中浸泡10h，得玉米碱液块体；[0032]S2.S1结束后，将玉米碱液块体放入30～50℃的烘箱中直至烘干，得玉米干燥块体；

[0033]S3.S2结束后，将玉米干燥块体放入管式炉中，在氩气气氛围下，进行无氧煅烧，温度650℃，时间7h，得玉米无氧煅烧块体；[0034]S4.S3结束后，将玉米无氧煅烧块体粉粹、研磨，加入到三口烧瓶中，在搅拌状态下，加入N,N-二甲基甲酰胺、巯基乙胺和NaHSO4·H2O，[0035]S3结束后，将玉米无氧煅烧块体粉粹、研磨，得玉米无氧煅烧粉末，将玉米无氧煅烧粉末加入到三口烧瓶中，在搅拌状态下，加入加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量3倍的N,N-二甲基甲酰胺、加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量5.5倍的巯基乙胺和加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量1.7％的NaHSO4·H2O，搅拌23min后，升温115℃，反应3.5h后，加入加入量为玉米无氧煅烧块体粉末用量5.8倍的Na2S，继续反应3.5h，过滤、去离子水清洗、干燥，即得改性玉米秸秆吸附剂。[0036]实施例4

[0037]同实施例1，不同之处在于：所述碱液为4mol/L的NaOH溶液。[0038]实施例5

[0039]同实施例1，不同之处在于：所述碱液为6mol/L的NaOH溶液。[0040]实施例6

[0041]同实施例1，不同之处在于：所述碱液为2mol/L的KOH溶液。[0042]实施例7

[0043]同实施例1，不同之处在于：所述碱液为6mol/L的KOH溶液。[0044]实施例8

[0045]同实施例1，不同之处在于：所述碱液为4mol/L的KOH溶液。[0046]实施例9

[0047]同实施例2，不同之处在于：所述碱液为4mol/L的NaOH溶液。[0048]实施例10[0049]同实施例2，不同之处在于：所述碱液为2mol/L的NaOH溶液。[0050]实施例11[0051]同实施例2，不同之处在于：所述碱液为2mol/L的KOH溶液。[0052]实施例12[0053]同实施例2，不同之处在于：所述碱液为6mol/L的KOH溶液。[0054]实施例13[0055]同实施例2，不同之处在于：所述碱液为4mol/L的KOH溶液。[0056]实施例14[0057]同实施例3，不同之处在于：所述碱液为6mol/L的NaOH溶液。

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实施例15

[0059]同实施例3，不同之处在于：所述碱液为2mol/L的NaOH溶液。[0060]实施例16[0061]同实施例3，不同之处在于：所述碱液为2mol/L的KOH溶液。[0062]实施例17[0063]同实施例3，不同之处在于：所述碱液为6mol/L的KOH溶液。[0064]实施例18[0065]同实施例3，不同之处在于：所述碱液为4mol/L的KOH溶液。[0066]实施例19[0067]同实施例1，不同之处在于：所述煅烧温度650℃。[0068]实施例20[0069]同实施例1，不同之处在于：所述煅烧温度800℃。[0070]实施例21[0071]同实施例2，不同之处在于：所述煅烧温度650℃。[0072]实施例22[0073]同实施例2，不同之处在于：所述煅烧温度500℃。[0074]实施例23[0075]同实施例3，不同之处在于：所述煅烧温度800℃。[0076]实施例23[0077]同实施例3，不同之处在于：所述煅烧温度500℃。[0078]实施例24

[0079]实施例4～实施例18中的任何一个与实施例19～实施例23中的任何一个的结合。[0080]对比例1

[0081]同实施例1，不同之处在于：所述碱液为1.5mol/L的NaOH溶液，煅烧温度400℃。[0082]对比例2

[0083]同实施例1，不同之处在于：所述碱液为1.5mol/L的KOH溶液，煅烧温度300℃。[0084]对比例3

[0085]同实施例2，不同之处在于：所述碱液为1.5mol/L的NaOH溶液，煅烧温度400℃。[0086]对比例4

[0087]同实施例2，不同之处在于：所述碱液为1.5mol/L的KOH溶液，煅烧温度300℃。[0088]对比例5

[0089]同实施例3，不同之处在于：所述碱液为1.5mol/L的NaOH溶液，煅烧温度200℃。[0090]对比例6

[0091]同实施例3，不同之处在于：所述碱液为1.5mol/L的KOH溶液，煅烧温度400℃。[0092]对于所有的实施例和对比例，所述无氧煅烧的条件是：全程通入气体，待反应结束、体系降温后，撤去气体。

[0093]对本发明所述的实施例和对比例所得改性玉米秸秆吸附剂进行吸附效用评价，具体方法为：称取每种改性玉米秸秆吸附剂10mg，放入盛有浓度为100mg/L的50mL的铅离子溶液的锥形瓶中，每种改性玉米秸秆吸附剂做三个平行样，放入摇床进行室温下24h震荡，速

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率150rpm，取出，测试吸附前后重金属离子浓度的变化，计算每种改性玉米秸秆吸附剂的平均吸附率。

[0094]表1改性玉米秸秆吸附剂吸附铅离子的吸附率

[0095]

通过实施例1～实施例23的比较发现，煅烧温度影响吸附剂对铅离子的吸附率，通

过实施例1～实施例23和对比例1～对比例6的比较发现，运用应用范围在本发明之外的所述煅烧温度和所述碱液所制备的改性玉米秸秆吸附剂吸附铅离子的吸附率低，吸附效果差。

[0097]本发明通过化学接枝的方式，将对重金属有捕获作用的巯基和胺基接枝在农林废弃物玉米秸秆中，得到改性的玉米秸秆吸附剂，这种吸附剂中的巯基和胺基易与金属离子发生螯合反应，进而对重金属离子铅具有很高的吸附功效，解决了农林废弃物的应用问题，具有很高的应用前景。

[0098]本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

[0096]

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