CN103007893B - 竹粉季铵盐阳离子型吸附材料的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种竹粉季铵盐阳离子型吸附材料的生产方法，按如下四个步骤进行：一是竹粉加工的剩余物粉碎成60-80目竹粉，再对竹粉进行碱处理，二是对经碱处理后的竹粉，用环氧氯丙烷进行改性处理，三是将经步骤二处理后的制成物用有机胺改性，四是最终制成黄色粉末状的竹粉季铵盐阳离子型吸附，用于作处理污水的吸附剂。本发明工艺简单、原料成本低、吸附量大，吸附剂吸附后可以直接焚烧处理。本方法制得的季铵盐阳离子型吸附剂可以应用于磷酸根废水的吸附治理，并具有良好的处理效果。本发明不仅实现了竹材加工剩余物资源的回收利用，并且得到了廉价、高效的新型吸附剂，促进环保事业的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种以竹粉为主要材料进行化学加工制备吸附材料的生产方法，具体是竹粉季铵盐阳离子型吸附材料的生产方法。
背景技术
全国第六次森林资源清查统计显示，我国现有竹林面积484.26万公顷，年产竹材总量为1800万吨，几乎占到世界竹材产量的一半，是世界上最大的竹资源拥有国和竹材人造板生产国，在竹材资源的开发利用方面位居世界领先水平。但是，目前我国竹材资源的利用率偏低，一次利用率为20％-50％，每年有大量的竹材加工剩余物如竹屑、锯末、边角料等，以及1180万吨以上尚未利用的杂竹和小径竹。利用竹材加工剩余物，通过化学改性，制备成各种离子吸附剂，用于吸附有毒有害物质。既实现农业废弃物资源化利用，缓解资源不足，符合绿色循环经济发展战略，又解决了环境污染问题，无疑，具有十分重大的社会经济效能。
季铵型吸附剂可应用于各种废水的处理，例如阴离子染料废水、重铬酸根离子废水、磷酸根离子废水等，因此制备季铵盐竹粉吸附材料，拓宽了曾一度作废弃物处理的竹类加工剩余物的附加价值，解决了大量竹材加工废弃物资源浪费或处理不当带来的环境污染问题，同时为生物吸附剂应用于污染废水的治理提供了技术支持。
CN1011091906A、CN102580689A和CN102553538A公开了农业废弃物的季铵型阳离子吸附材料制备方法，这些方法使用大量的有毒溶剂(如吡啶、N，N-二甲基甲酰胺等溶液)，生产成本较高、溶剂废水量大，容易造成二次污染。本发明使用的主要溶剂为水，成本低，与上述专利文献合成方法不同。经检索尚未发现国内外有关竹粉季铵型阳离子吸附材料生产方法的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种竹粉铵型阳离子吸附材料的生产方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：本竹粉铵型阳离子吸附材料的生产方法按下列步骤进行：
(1)竹粉的碱处理：将60重量份的60-80目竹粉和20-40重量份氢氧化钠置于200-400重量份的水中，在室温下搅拌1-3小时、抽滤、用稀盐酸洗涤至中性后烘干；
(2)环氧氯丙烷改性竹粉的制备：将步骤(1)得到的制成物与160-250重量份环氧氯丙烷混合，在70-90℃条件下反应4-12小时、抽滤、烘干；
(3)有机胺改性竹粉的制备：将经步骤(2)所得的制成物与40-60重量份的短链脂肪有机胺和65-100重量份水混合，在50-70℃条件下反应4-12小时、抽滤、用稀盐酸洗涤至中性后烘干；
(4)竹粉季铵型阳离子吸附材料的制备：将经步骤(3)所得制成物与200重量份水、200重量份异丙醇和1-3重量份氢氧化钠混合升温至55-75℃，缓慢加入90-150重量份2，3-环氧丙基三甲基氯化铵溶于150重量份的水溶液，加入时间为25-35分钟，加入完后继续反应2-6小时后，抽滤、用稀盐酸洗涤至中性后烘干。
步骤(3)中所述的短链脂肪有机胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中任一种。
本发明的有益效果是制取的竹粉季铵盐阳离子型吸附材料比竹粉未经深加工处理的对磷酸根离子的吸附能力明显提高，对磷的吸附质量可以超过475mg/g(以P计算)，其吸附容量明显高于其它农业废弃物改性的吸附剂。本吸附剂对50mg/L的磷的废水处理脱色率可达97％以上。将作为竹材加工的剩余物、环境污染物改性成吸附率高的竹粉季铵盐阳离子型吸附材料，对阴离子都具有良好的吸附性能，有利于应用到工业废水的处理等领域，且变废为宝，极大地提高了竹粉的附加值。
附图说明
图1是本发明实施例1所得的样品对磷的等温吸附线图。
图2是本发明实施例1所得的样品对磷的脱色率图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步说明。
先将各原料及其重量份配比值按八项实施例列于下表：
表中和文中，将短链脂肪有机胺简称为有机胺。
实施例1(对照上表中对应实施例1与重量份配比值)，按如下按下列步骤进行制备：
(1)竹粉的碱处理：将60重量份的60-80目竹粉和30重量份氢氧化钠置于300重量份的水中，在室温下搅拌2小时、抽滤、用稀盐酸洗涤至中性后烘干；
(2)环氧氯丙烷改性竹粉的制备：将步骤(1)得到的制成物与200重量份环氧氯丙烷混合，在80℃条件下反应4-12小时、抽滤、烘干；
(3)有机胺改性竹粉的制备：将经步骤(2)所得的制成物与50重量份的二乙烯三胺和80重量份水混合，在60℃条件下反应4-12小时、抽滤、用稀盐酸洗涤至中性后烘干；
(4)竹粉季铵型阳离子吸附材料的制备：将经步骤(3)所得制成物与200重量份水、200重量份异丙醇和1重量份氢氧化钠混合升温至65℃，缓慢加入120重量份2，3-环氧丙基三甲基氯化铵溶于150重量份的水溶液，加入时间为25-35分钟，加入完后继续反应2-6小时后，抽滤、用稀盐酸洗涤至中性后烘干。
需说明的是实施例1为最佳实施例，其余实施例2-8均各对照表中对应实施例的原料和配比值，按实施例1相同方法制得。
现以实施例1所得样品为例，对磷吸附情况见图1。图1是本发明实施例1所得样品在室温下吸附磷的吸附容量，在平衡时，以吸附容量对平衡浓度作图，得到的等温吸附线。图2是本发明实施例1所得样品在室温下对磷的脱色率图，磷的初始浓度为50毫克/升、体积为25毫升。
本发明以竹粉为原料是原作废弃物处理的锯竹屑、竹片、边角料、竹丝等粉碎成60-80目粉状物，既有利于堆放，又可使反应更充分，效果更好。
Claims (1)
1.一种竹粉季铵盐阳离子型吸附材料的生产方法，其特征是按下列步骤进行：
(1)竹粉的碱处理：将60重量份的60-80目竹粉和20-40重量份氢氧化钠置于200-400重量份的水中，在室温下搅拌1-3小时、抽滤、用稀盐酸洗涤至中性后烘干；
(2)环氧氯丙烷改性竹粉的制备：将步骤(1)得到的制成物与160-250重量份环氧氯丙烷混合，在70-90℃条件下反应4-12小时、抽滤、烘干；
(3)有机胺改性竹粉的制备：将经步骤(2)所得的制成物与40-60重量份的乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中任一种有机胺和65-100重量份水混合，在50-70℃条件下反应4-12小时、抽滤、用稀盐酸洗涤至中性后烘干；
(4)竹粉季铵型阳离子吸附材料的制备：将经步骤(3)所得制成物与200重量份水、200重量份异丙醇和1-3重量份氢氧化钠混合升温至55-75℃，缓慢加入90-150重量份2，3-环氧丙基三甲基氯化铵溶于150重量份的水溶液，加入时间为25-35分钟，加入完后继续反应2-6小时后，抽滤、用稀盐酸洗涤至中性后烘干。
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