一种用于重金属离子去除的L‑半胱氨酸改性纤维素的制备方法与流程

本发明属于改性纤维素吸附水中重金属离子处理
技术领域：
，特别涉及一种l-半胱氨酸改性纤维素的制备方法。
背景技术：
：随着现代工业的发展，使得环境污染问题日益严重，其中厂矿企业所排放的污水中存在的大量重金属离子，如hg2+、pb2+、cd2+、cr3+、ni2+等，对人们健康所造成的威胁，已是世界工业化城市面临的严重问题。基于纤维素分子上羟基的醚化、酯化、交联、取代等化学反应，经过改性可合成对重金属离子具有良好吸附性能的衍生物。尤其是一些含氮、硫、磷等杂原子的衍生物，表现出了对贵金属良好的富集作用，加之大部分纤维素衍生物不溶于水，吸附后易于从体系中分离出来，有利于污水处理。l-半胱氨酸具有巯基，羧基以及氨基三种官能团，这三种官能团在吸附重金属时都具有较好的吸附效果。一个分子量的的l-半胱氨基酸接上纤维素将会同时接上两种形式的官能团。经l-半胱氨酸改性的纤维素在吸附效果上相比纤维素原料具有较大的提高。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种用于重金属离子去除的l-半胱氨酸改性纤维素的制备方法，该改性纤维素在吸附重金属时效果明显。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种用于用于重金属离子去除的l-半胱氨酸改性纤维素的制备方法，所述改性纤维素的制备方法：碱处理、环氧纤维素制备、半胱氨酸改性。作为优选，所述用于重金属离子去除的l-半胱氨酸改性纤维素的制备方法：碱处理时，称取一定量的纤维素加入到质量分数为14%的naoh溶液中，浸泡24h，抽滤用蒸馏水洗至中性，60℃鼓风干燥。作为优选，所述用于重金属离子去除的l-半胱氨酸改性纤维素的制备方法：称取一定量经过碱处理的纤维素到四口烧瓶中，加入10ml~30ml环氧氯丙烷，30ml~50mln,n-二甲基甲酰胺（dmf)，90℃~120℃搅拌反应1h。冷却至室温，反应后的混合物先用无水乙醇去除有机溶剂，然后用大量蒸馏水冲洗抽滤至滤液中加硝酸铅无白色沉淀产生。60℃鼓风干燥。作为优选，所述用于重金属离子去除的l-半胱氨酸改性纤维素的制备方法：将0.5g干燥的碳酸钾溶于60ml丙酮溶液中，再称取上一步中的纤维素2g加入到上述溶液中，80℃~95℃下加热回流1h，然后加入0.2g~0.8g半胱氨酸，加热搅拌回流2h~8h，将产物抽滤，再用去离子水和乙醇洗涤，60℃鼓风干燥。本发明以比较廉价的纤维素类材料（纸浆、木屑、秸秆等）为原料，经过碱处理、环氧氯丙烷改性和l-半胱氨酸改性，最终合成出l-半胱氨酸改性纤维素的吸附剂，此吸附剂具有吸附重金属离子效率高、吸附容量大、处理效果稳定、不溶于水（吸附后容易分离）等优点。附图说明图1为本发明一种用于重金属离子去除的l-半胱氨酸改性纤维素的制备方法的改性过程机理图。具体实施方式下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例1搭建试验装置台，称取一定量的纸浆加入到质量分数为14%的naoh溶液中，浸泡24h，抽滤用蒸馏水洗至中性，鼓风干燥。称取2.5g经碱处理后的纸浆到四口烧瓶中，加入20ml环氧氯丙烷，40mln,n-二甲基甲酰胺（dmf)，120℃搅拌反应1h。冷却至室温，反应后的混合物先用无水乙醇去除有机溶剂，然后用大量蒸馏水冲洗抽滤至滤液中加硝酸铅无白色沉淀产生。60℃鼓风干燥。将0.5g干燥的碳酸钾溶于60ml丙酮溶液中，再称取上一步中的纸浆2g加入到上述溶液中，80℃下加热回流1h，然后加入0.4g半胱氨酸，加热搅拌回流6h，将产物抽滤，再用去离子水和乙醇洗涤，60℃鼓风干燥。实施例2搭建试验装置台，称取一定量的纸浆加入到质量分数为14%的naoh溶液中，浸泡24h，抽滤用蒸馏水洗至中性，鼓风干燥。称取2.5g经碱处理后的纸浆到四口烧瓶中，加入20ml环氧氯丙烷，40mln,n-二甲基甲酰胺（dmf)，120℃搅拌反应1h。冷却至室温，反应后的混合物先用无水乙醇去除有机溶剂，然后用大量蒸馏水冲洗抽滤至滤液中加硝酸铅无白色沉淀产生。60℃鼓风干燥。将0.5g干燥的碳酸钾溶于60ml丙酮溶液中，再称取上一步中的纸浆2g加入到上述溶液中，90℃下加热回流1h，然后加入0.4g半胱氨酸，加热搅拌回流6h，将产物抽滤，再用去离子水和乙醇洗涤，60℃鼓风干燥。实施例3搭建试验装置台，称取一定量的纸浆加入到质量分数为14%的naoh溶液中，浸泡24h，抽滤用蒸馏水洗至中性，鼓风干燥。称取2.5g经碱处理后的纸浆到四口烧瓶中，加入20ml环氧氯丙烷，40mln,n-二甲基甲酰胺（dmf)，110℃搅拌反应1h。冷却至室温，反应后的混合物先用无水乙醇去除有机溶剂，然后用大量蒸馏水冲洗抽滤至滤液中加硝酸铅无白色沉淀产生。60℃鼓风干燥。将0.5g干燥的碳酸钾溶于60ml丙酮溶液中，再称取上一步中的纸浆2g加入到上述溶液中，90℃下加热回流1h，然后加入0.4g半胱氨酸，加热搅拌回流6h，将产物抽滤，再用去离子水和乙醇洗涤，60℃鼓风干燥。实施例4搭建试验装置台，称取一定量的纸浆加入到质量分数为14%的naoh溶液中，浸泡24h，抽滤用蒸馏水洗至中性，鼓风干燥。分别称取2.5g经碱处理后的纸浆到四口烧瓶中，加入20ml环氧氯丙烷，40mln,n-二甲基甲酰胺（dmf)，110℃搅拌反应1h。冷却至室温，反应后的混合物先用无水乙醇去除有机溶剂，然后用大量蒸馏水冲洗抽滤至滤液中加硝酸铅无白色沉淀产生。60℃鼓风干燥。将0.5g干燥的碳酸钾溶于60mldmf溶液中，再分别称取上一步中的纸浆2g加入到上述溶液中，85℃下加热回流1h，然后加入0.4g半胱氨酸，加热搅拌回流6h，将产物抽滤，再用去离子水和乙醇洗涤，60℃鼓风干燥。铁杉木屑同样的操作条件做一组。应用实例1本实例为所制得的吸附剂用于含汞废水吸附效果评价：用含汞废水检测该吸附剂对重金属离子的吸附效果。配制含汞量为50ppm含汞反应液，量取25ml放入硬直塑料管中，加入0.05g上述吸附剂。振荡器上震荡2h。用原子荧光检测其含汞反应液最终含汞量。除汞效果见下表。吸附剂实例1实例2实例3吸附效率（%）92.1098.7293.15吸附容量（mg/g）23.0224.6823.29应用实例2用不同ph条件下的含汞废水测该吸附剂对重金属离子的吸附效果。配制ph为1-6含汞量为50ppm的含汞反应液，量取25m放入到硬直塑料管中加入0.025g实施例4中改性后的纸浆和木屑。振荡器上震荡2h。用原子荧光检测其含汞反应液最终含汞量。除汞效果见下表。从吸附效果中发现酸性条件对此吸附剂的吸附效果几乎没有影响。说明此吸附剂的应用范围较广。改性铁杉木屑和纸浆的吸附效果几乎一样，说明此改性方法对纤维素具有普适性。应用实例3改变吸附剂投加量条件下对含汞废水测该吸附剂对重金属离子的吸附效果。配制ph为4含汞量为50ppm的含汞反应液，量取25ml放入到硬直塑料管中加入0.0125g-0.4g实施例4中改性后的纸浆和木屑吸附剂。振荡器上震荡2h。用原子荧光检测其含汞反应液最终含汞量。实验中发现吸附效率和吸附容量曲线交点在投加量为1g/l时，说明工业上的最佳投加量为1g/l。而之前制备的吸附剂最佳投加量多半都在2g/l，较之前的吸附剂，此吸附剂能在工业应用上较好地节约成本。应用实例4不同的汞原液条件下对含汞废水测该吸附剂对重金属离子的吸附效果。配制ph为4含汞量为1ppm-150ppm的含汞反应液，量取25m放入到硬直塑料管中加入0.025g实施例4中改性后的纸浆和木屑吸附剂。振荡器上震荡2h。用原子荧光检测其含汞反应液最终含汞量。此应用实例为等温吸附实验，对实验数据进行拟合。发现此改性方法制备的吸附剂等温线符合langmuir方程。通过langmuir方程计算可得此方法改性铁杉木屑吸附汞溶液最大吸附容量可以达到104mg/g，此改性方法改性纸浆吸附汞溶液最大吸附容量可以达到78mg/g。可见此改性方法制备的纤维素类吸附剂最大吸附容量较高。以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。当前第1页12