一種甘薯渣重金屬離子捕集劑及其製備方法與流程
2023-05-27 08:15:06 5
本發明涉及一種甘薯渣重金屬離子捕集劑及其製備方法，屬於高分子化學領域。
背景技術：
甘薯渣是甘薯提取澱粉以後剩餘的固體廢物。由於產生量大且比較集中，因此長期以來甘薯渣除了少量作為飼料以外，多數都露天堆放自然降解，不僅沒有充分的利用資源，還造成了比較嚴重的環境問題。如果能將其利用起來製備成高附加值的產品既能產生經濟效益，同時有利於環境保護。
上個世紀70年代，人們發現澱粉的黃原酸酯具有很好的吸附重金屬離子的能力，從而使澱粉黃原酸酯成為一種重要的吸附材料，專門用於一些重金屬離子含量高的工業廢水的處理。這類重金屬捕集劑具有用量少，捕集快、重金屬離子易回收等優點。
澱粉黃原酸酯製備原理是，讓澱粉的羥基與二硫化碳反應，在其羥基上連接具有吸附重金屬離子能力的黃原酸酯。大量使用澱粉作原料製備金屬離子捕集劑存在價格高，消耗糧食的問題。從化學角度上看，甘薯渣中澱粉含量在20～50％之間。除了澱粉以外，其它組成是相對比較緻密，溶解性很差的纖維素和半纖維素等。這些非澱粉的成分也是具有大量羥基基團的多糖，同樣可以通過與二硫化碳反應產生在羥基上連上黃原酸酯基團。同時非澱粉的成分結構緻密，溶解性差，通過與澱粉成分的交聯還幫助起到降低溶解性的作用，因此利用上文提到的製備甘薯澱粉剩餘的甘薯渣為原料可以製備出性能優良的甘薯渣黃原酸酯。
技術實現要素：
本發明的目的就是針對上述問題，提供一種甘薯渣重金屬離子捕集劑及其製備方法，用甘薯渣為原料，首先用氫氧化鈉浸泡使得各種多糖成分溶脹。然後加入交聯劑使澱粉鏈間、澱粉與其它多糖間的羥基通過交聯劑發生交聯。然後加入二硫化碳，在羥基上形成黃原酸酯，使原料改性成為一種高質量的吸附材料。本製備方法工藝簡單，產品性能良好。
本發明所述的甘薯渣重金屬離子捕集劑具備以下特徵：其直接原料為甘薯渣，是生產甘薯澱粉的廢棄物，其澱粉含量一般在10～50％之間。
所述的甘薯渣重金屬離子捕集劑的製備方法其包括以下步驟：
1.甘薯渣的粉碎：將乾燥且粉碎到60目或更細；
2.將粉碎的甘薯渣與交聯劑在適當條件下反應製備交聯甘薯渣：比如將甘薯渣與等質量的5～20％的氫氧化鈉溶液混合，室溫浸泡10～20小時進行鹼化處理，然後向體系加水，將氫氧化鈉稀釋到佔所含液體質量的4％左右，按照每克甘薯渣0.05～1.0g的比例加入交聯劑環氧 氯丙烷，室溫下反應10～20小時；再如將甘薯渣與等質量的5～20％的氫氧化鈉溶液混合，室溫浸泡10～20小時進行鹼化處理，然後向體系加水，將氫氧化鈉稀釋到佔所含液體質量的4％左右，按照每克甘薯渣0.05～1.0g的比例加入三氯氧磷，在20～50℃下反應5～20小時得到交聯甘薯渣；又如將甘薯渣與等質量的5～20％的氫氧化鈉溶液混合，然後調節混合物種液體的pH為1.5～5.5，之後按照每克甘薯渣0.05～0.15g的比例加入甲醛，在20～50℃下反應5～20小時得到交聯甘薯渣；
3.按照每克甘薯渣0.05～2mL的比例加入二硫化碳，在常溫下反應10～20小時；之後抽濾得到固體，常溫下風乾得到產品。
與現有技術相比本發明具有以下優點：
1.原料來源廣泛，價格低廉，與澱粉黃原酸酯相比，大幅度降低了成本；
2.充分利用了甘薯渣中纖維、半纖維素等成分的在水中不溶解、難以溶脹的特點，將這些多糖與澱粉等進行交聯，製備不溶性的黃原酸酯；
3.整個工藝簡單，操作方便，多數操作過程在常溫下進行，對設備要求低，操作難度不高；
4.變廢為寶，將汙染環境的農業生產的廢棄物變成性能良好的重金屬捕集劑。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不能作為對本發明的限定。
實例1
將乾燥且粉碎到60目的甘薯渣與等質量的20％的氫氧化鈉溶液混合，室溫浸泡10小時進行鹼化處理；然後向體系加水，將氫氧化鈉稀釋到佔液體質量的4％左右，按照每克甘薯渣0.05g的比例加入交聯劑環氧氯丙烷，室溫下反應10小時進行交聯；之後按照向體系中按照每克甘薯渣1mL的比例加入二硫化碳，在常溫下反應10小時；之後抽濾得到固體，常溫下風乾得到產品。其對鉛離子的吸附能力達到250mg/g。
實例2
將乾燥且粉碎到60目的甘薯渣與等質量的5％的氫氧化鈉溶液混合，室溫浸泡20小時進行鹼化處理；然後向體系加水，將氫氧化鈉稀釋到4％左右，按照每克甘薯渣0.1g的比例加入交聯劑三氯氧磷，室溫下反應20時進行交聯；之後按照向體系中按照每克甘薯渣2mL的 比例加入二硫化碳，在常溫下反應20小時；之後抽濾得到固體，常溫下風乾得到產品。其對鉛離子的吸附能力達到270mg/g。
實例3
將乾燥且粉碎到60目的甘薯渣與等質量的5％的氫氧化鈉溶液混合，室溫浸泡15小時進行鹼化處理；然後向體系加鹽酸，將所含液體的pH調節到3，按照每克原料0.1g的比例加入交聯劑甲醛，38℃下反應10小時進行交聯；之後再用NaOH將pH調節到10，按照每克甘薯渣0.05mL的比例加入二硫化碳，在常溫下反應15小時；之後抽濾得到固體，常溫下風乾得到產品。其對鉛離子的吸附能力達到247mg/g。