一種二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物吸附劑的制備方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，適于含油污水的除油凈化，特別涉及一種二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備及應(yīng)用技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]蘆葦，生長迅速、植株高大、適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)，廣泛分布于池沼、河岸、河溪邊多水地區(qū)，常形成葦塘。在我國則廣泛分布于東北的遼河三角洲、松嫩平原、三江平原，內(nèi)蒙古的呼倫貝爾和錫林郭勒草原，新疆的博斯騰湖、伊犁河谷及塔城額敏河谷，華北平原的白洋淀等葦區(qū)。蘆葦也常被作為飼料，其富含纖維素、木質(zhì)素、半纖維素等非淀粉類大分子物質(zhì)，蘆葦是禾木科多年生草本植物，其基桿中含全纖維素55.82% (半纖維素20.03%，α —纖維素79.97% )、木質(zhì)素23.52%、灰分2.94%。在我國分布廣泛，蘊(yùn)藏量大，每年產(chǎn)量200多萬噸，約占其世界總產(chǎn)量的6%。由于其含有纖維素含量高，而且其具有親水性，還帶有豐富的配位基、很容易進(jìn)行化學(xué)改性，是用作吸附劑骨架的理想材料。國內(nèi)蘆葦改性后作為吸附劑在金屬離子吸附中的應(yīng)用已有報(bào)道。資源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今世界的兩大主要問題，因此，利用天然可再生資源，開發(fā)環(huán)境友好型產(chǎn)品和技術(shù)將成為可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?01410639357.7的專利中公開了一種蘆葦桿改性制備吸附材料的方法，并對(duì)重金屬吸附;于穎等，研究了采用氫氧化鈉改性蘆葦，并對(duì)印染廢水中Pb2 +的吸附，其對(duì)Pb2+的最大吸附量為144.lmg/g，(于穎等，改性蘆葦對(duì)印染廢水中Pb 2 +的吸附研究，遼東學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，21(2):81-86);李珊珊等，研究了采用檸檬酸改性蘆葦纖維并對(duì)Cu2+的吸附，其最大吸附量為82.902mg/g，(李珊珊等，改性蘆葦纖維對(duì)模擬工業(yè)廢水Cu2 +的吸附特性，江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)2015，43 (11):455-457)；
含油廢水主要來源于石油工業(yè)的采油、煉油、貯油、運(yùn)輸以及石油化工生產(chǎn)等過程，油品進(jìn)入水體后，會(huì)在表層形成水膜，阻止氧氣溶入水體，從而導(dǎo)致水體缺氧、生物死亡、造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前我國頒布的《中華人民共和國海洋環(huán)境保護(hù)法》等法規(guī)規(guī)定，含油廢水最高允許排放濃度為10 mg/L。所以，含油廢水的處理成為當(dāng)下石油化工產(chǎn)業(yè)和環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域亟待解決的問題。吸附法是眾多處理工藝中的一種，近年來國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)吸附法處理含油廢水的研究多集中在提高吸附劑的吸附效率，探究吸附劑的改性方法等。其吸附法具有工藝簡(jiǎn)單，吸附率高，適用范圍廣，性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)在污水處理中得到廣泛應(yīng)用。用于含油廢水吸附的吸附劑有活性炭、膨脹石墨、改性膨潤土、改性粉煤灰、蛇紋石、凹凸棒石、沸石等。高賽男等研究了采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗(yàn)，(高賽男等.采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗(yàn)研究.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010-12，33(12):56-65);王淑釗等研究了膨脹石墨對(duì)含油廢水的吸附性能，(王淑釗等.膨脹石墨對(duì)含油廢水的吸附性能研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2012 (22):7-8);舒明勇等研究了改性膨潤土處理乳化液廢水的試驗(yàn)，舒明勇等.改性膨潤土處理乳化液廢水的試驗(yàn)研究.化學(xué)工程師，2012(8): 34-38);鄧慧等研究了粉煤灰去除含油廢水的應(yīng)用，(鄧慧等我國利用粉煤灰去除含油廢水的應(yīng)用研究.粉煤灰，2012(3): 10-14)。
[0004]但蘆葦作為天然纖維改性用作吸附油中應(yīng)用未見報(bào)道。蘆葦用作為吸附劑具有可再生、可降解、環(huán)保友好、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，是重要的生物資源，將大大提高蘆葦?shù)睦眯省?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是提供一種二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備方法，主要使獲取的二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑在廢水中對(duì)油脂的吸附容量更大。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備方法，其特征在于，該方法具有以下工藝步驟:
(1)蘆葦桿預(yù)處理:將蘆葦桿洗凈后，置于70°C烘箱中干燥，粉碎，過篩，粒徑在10?20μπι之間，將過篩后蘆葦桿按固液比Ig:8-10 mL浸泡在摩爾濃度為2?3mol/L的NaOH溶液中，于90 ± 2 °C恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)120~160min，水洗滌至中性，過濾，置于80 ± 2 °C烘箱中干燥，即得到預(yù)處理蘆葦桿；
(2)氧化蘆葦桿:在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分濃度加入，水:26?34%，濃硝酸:50-58%，高錳酸鉀:1~3%，預(yù)處理蘆葦桿:12?20%，各組分之和為百分之百，煮沸，攪拌、反應(yīng)20?30 min，冷卻后，固液分離，置于80 土 2V烘箱中干燥，得到氧化蘆葦桿；
(3)乙烯基三甲氧基硅烷修飾蘆葦桿制備:在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入，乙醇:52?60%，乙烯基三甲氧基硅烷:26?34%，氧化蘆葦桿:10?18%，各組分之和為百分之百，于60±2°C恒溫、攪拌、回流反應(yīng)4?6 h，冷卻后，乙醇洗滌、抽濾，放如真空干燥箱中干燥，得到乙烯基三甲氧基硅烷修飾蘆葦桿；
(4)二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備:在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入，水:46?56%，二甲基二烯丙基氯化銨:28?36%，乙烯基三甲氧基硅烷修飾蘆葦桿:10~18%，偶氮二異丁腈:1.0~2.0%，各組分之和為百分之百，于60±2°(:恒溫、攪拌、回流反應(yīng)6-8 h，冷卻后，用水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，固液分離，置于80±2°C烘箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑。
[0008]在一種二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備方法，其特征在于，所述的水為純凈水。
[0009]在一種二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備方法，其特征在于，所述的蘆葦桿為天然成熟的去根、去葉、去稍的蘆葦桿。
[0010]在一種二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟
(3)中所用的儀器設(shè)備、試劑不能含水。
[0011 ]在一種二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟
(3)中所述的二甲基二烯丙基氯化銨純度為60%。
[0012]本發(fā)明的另一目的是提供二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑在水體系中對(duì)油的吸附，特點(diǎn)為:將制備好的二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑用去離子水浸泡2?3h，按靜態(tài)法吸附。
[0013]將制備好的二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑用去離子水浸泡2?3h，按動(dòng)態(tài)法吸附，流速為2.0 mL/min。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果是:
(1)本發(fā)明獲得的二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，吸附容量大，其吸附容量最高可達(dá)到138.12 mg/g，反復(fù)使用次數(shù)可達(dá)10次以上；
(2)本發(fā)明獲得的二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑對(duì)水體中各種油脂(如原油、柴油、潤滑油、機(jī)油、植物油、汽油等)均有較好吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，解吸性能好，能夠在較寬的酸堿范圍內(nèi)使用；
(3)由于二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的密度小，可以漂浮在水體表面，與油脂接觸的機(jī)會(huì)多，對(duì)油的的去除率高，是天然綠色產(chǎn)品，可生物降解，環(huán)保；
(4)合成的過程要求的條件容易控制，能耗低，操作簡(jiǎn)單，再生資源利用，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
(1)蘆葦桿預(yù)處理:將蘆葦桿洗凈后，置于70°c烘箱中干燥，粉碎，過篩，粒徑在10?20μπι之間，將過篩后蘆葦桿50g浸泡在400 mL摩爾濃度為2.5mol/L的NaOH溶液中，于90±2°C恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)140min，水洗滌至中性，過濾，置于80±2°C烘箱中干燥，即得到預(yù)處理蘆葦桿；
(2)氧化蘆葦桿:在反應(yīng)器中，分別加入，水:301^，濃硝酸:371^，高錳酸鉀:28，預(yù)處理蘆葦桿:16g，煮沸，攪拌、反應(yīng)25 min，冷卻后，固液分離，置于80 土 2 V烘箱中干燥，得到氧化蘆葦桿；
(3)乙烯基三甲氧基硅烷修飾蘆葦桿制備:在反應(yīng)器中，分別加入，乙醇:71mL，乙烯基三甲氧基硅烷:3ImL，氧化蘆葦桿:14g，于60 ± 2 °C恒溫、攪拌、回流反應(yīng)5 h，冷卻后，乙醇洗滌、抽濾，放如真空干燥箱中干燥，得到乙烯基三甲氧基硅烷修飾蘆葦桿；
(4)二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑的制備:在反應(yīng)器中，分別加入，水:50mL，二甲基二烯丙基氯化銨:35 mL，乙烯基三甲氧基硅烷修飾蘆葦桿:14g，偶氮二異丁腈:
1.(^，于60±2°(:恒溫、攪拌、回流反應(yīng)7 h，冷卻后，用水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，固液分離，置于80±2°C烘箱中干燥，得到二甲基二烯丙基氯化銨改性蘆葦桿吸附劑。
[0016]實(shí)施例2
(1)蘆葦桿預(yù)處理:將蘆葦桿洗凈后，置于70°C烘箱中干燥，粉碎，過篩，粒徑在10?20μπι之間，將過篩后蘆葦桿50g浸泡在500 mL摩爾濃度為2mol/L的NaOH溶液中，于90±2°C恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)150min，水洗滌至中性，過濾，置于80±2°C烘箱中干燥，即得到預(yù)處理蘆葦桿；
(2)氧化蘆葦桿:在反應(yīng)器中，分別加入，水:34mL，濃硝酸:38mL，高錳酸鉀:lg，預(yù)處理蘆葦桿:12g，煮沸，攪拌、反應(yīng)20 min，冷卻后，固液分離，置于80 土 2 V烘箱中干燥，得到氧化蘆葦桿；
(3)乙烯基三甲氧基硅烷修飾蘆葦桿制備:在反應(yīng)器中，分別加入，乙醇:66mL，乙烯基三甲氧基硅烷:33mL，氧化蘆葦桿:16g，于60 ± 2 °C恒溫、攪拌、回流反應(yīng)