一种微量重金属三醋酸纤维素多孔微球吸附剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微量重金属三醋酸纤维素多孔微球吸附剂的制备方法，属于吸附材料领域。
【背景技术】
[0002]在过去的几十年里，通过环境质量标准的实施，过滤、反渗透、化学沉淀、离子交换、电沉淀等技术的应用，水环境中的有毒重金属离子量已大大减少。这些手段对水环境中高浓度重金属的去除行之有效，然而对于水环境中低浓度重金属的去除效果较差，处理费用相对较高。环境中的微量重金属如铅和镍由于自身不能被自然降解，往往易通过食物链而累积，严重危害人类的身体健康。因此，如何有效去除水体中微量重金属离子已经成为当前十分迫切的任务。
[0003]纤维素是地球上最丰富的可再生资源，具有良好的生物降解性和环境协调性，其材料制品具有其它合成高分子材料不具有的优越性，因此，纤维素及其衍生物的改性越来越受到人们的欢迎与重视。醋酸纤维素中羟基及羰基的存在，对贵重金属有强烈亲和力，因此可作为贵重金属的吸附剂。由于醋酸纤维素可以微球、片状、膜以及溶液等不同形式出现。其中，三醋酸纤维素是一种高附加值的纤维素衍生品，具有对光稳定、不易燃烧、易加工成型、光泽好、强度高、韧性好、熔融流动性好的优点，所以制备一种三醋酸纤维素多孔微球吸附剂对微量重金属处理很有必要。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对制备纤维素吸附剂过程中，无法完全水解形成纤维素溶液，从而无法完全利用纤维素制备吸附剂，且纤维素制备吸附剂吸附重金属离子后，无法回收利用的问题，提供了一种通过乙酸溶液高温活化棉浆泊，再在氮气环境下，通过乙酸酐对其乙酰化处理，制备三醋酸纤维素，再将三醋酸纤维素与碳酸钙颗粒和液体石蜡在超声振荡作用下，团聚形成三醋酸纤维素微球，再在盐酸腐蚀环境下，通过腐蚀碳酸钙颗粒，形成多孔结构制备一种微量重金属三醋酸纤维素多孔微球吸附剂，本发明制得的微量重金属三醋酸纤维素多孔微球吸附剂比表面积可达340m2/g以上，吸附效果显著，且可多次利用，解决资源。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案:
(1)按质量比1:5计，将棉浆泊和乙酸加入三口烧瓶中，并对其搅拌升温至70?75°C，在1000?1200r/min下活化25?30min，待其活化完成后，按质量份数计，选取2?8份的四[β- (3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，3?6份质量浓度为3.2mol/L的浓硫酸和89?92份的乙酸酐，搅拌混合10?15min ；
(2)待其搅拌完成后，对其通入氮气，排除空气后，在氮气气氛下，加热升温至120?130°C，在1300?1500r/min下搅拌反应2?3h，随后停止加热静置冷却至20?30°C，随后对其过滤，收集滤渣并通过去离子水冲洗至PH为7.0，随后将其置于80?90°C烘箱中，干燥20?24h，制备得三醋酸纤维素；
(3)按质量比1:8将上述制备的三醋酸纤维素于丙酮，在200?300r/min下搅拌混合至三醋酸纤维素完全溶解，待其完全溶解后，制得三醋酸纤维素溶液，随后，提高搅拌器的速度至400?500r/min，并按质量比1:10将去离子水以12mL/min滴加至三醋酸纤维素溶液中，搅拌反应20?30min ；
(4)按质量份数计，选取3?12份粒径大小为2μ m的碳酸|丐颗粒，I?2份聚氧乙稀脱水山梨醇单油酸酯和87?95份液体石錯，使其在450?500r/min转速下。搅拌混合2?3h，制备得交联体系，随后按质量比1:1，将三醋酸纤维素溶液和交联体系，混合搅拌10?15min并以6mL/min的速度，缓慢滴加至超声波分散装置中，待其分散成型使其团聚后，用去离子水洗涤制备得三醋酸纤维素微球；
(5)在500mL的浓度为lmol/L的盐酸溶液中，加入10gNaCldfNaCl完全溶解后，再将氯化钙混合搅拌添加至上述溶液，直至其呈饱和状态后，将上述制备的三醋酸纤维素微球按固液质量比1:2的比例，在200?250r/min下，缓慢搅拌溶解2?3h，随后对其过滤，收集滤渣并通过去离子水冲洗至PH为7.0，随后将其置于90?95°C烘箱中，干燥10?12h，即可制备得一种微量重金属三醋酸纤维素多孔微球吸附剂。
[0006]本发明的应用:取上述制备的吸附剂30?40g，加入2000?2500g铅离子含量为0.42mg/L，并对其进行曝气，8?1h后铅离子浓度降至0.02mg/L，吸附后对其热再生处理后，使用3?4次不发生解吸。
[0007]本发明的有益效果是:
(1)本发明制得的吸附剂对低浓度重金属吸附效果达95%以上；
(2)可多次吸附，吸附3?5次不发生解吸现象。
【具体实施方式】
[0008]首先按质量比1:5计，将棉浆泊和乙酸加入三口烧瓶中，并对其搅拌升温至70?75°C，在1000?1200r/min下活化25?30min，待其活化完成后，按质量份数计，选取2?8份的四[β- (3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，3?6份质量浓度为
3.2mol/L的浓硫酸和89?92份的乙酸酐，搅拌混合10?15min ;待其搅拌完成后，对其通入氮气，排除空气后，在氮气气氛下，加热升温至120?130°C，在1300?1500r/min下搅拌反应2?3h，随后停止加热静置冷却至20?30°C，随后对其过滤，收集滤渣并通过去离子水冲洗至PH为7.0，随后将其置于80?90°C烘箱中，干燥20?24h，制备得三醋酸纤维素；按质量比1:8将上述制备的三醋酸纤维素于丙酮，在200?300r/min下搅拌混合至三醋酸纤维素完全溶解，待其完全溶解后，制得三醋酸纤维素溶液，随后，提高搅拌器的速度至400?500r/min，并按质量比1:10将去离子水以12mL/min滴加至三醋酸纤维素溶液中，搅拌反应20?30min ;按质量份数计，选取3?12份粒径大小为2 μπι的碳酸|丐颗粒，I?2份聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和87?95份液体石蜡，使其在450?500r/min转速下。搅拌混合2?3h，制备得交联体系，随后按质量比1: 1，将三醋酸纤维素溶液和交联体系，混合搅拌10?15min并以6mL/min的速度，缓慢滴加至超声波分散装置中，待其分散成型使其团聚后，用去离子水洗涤制备得三醋酸纤维素微球；在500mL的浓度为lmol/L的盐酸溶液中，加入10gNaCldfNaCl完全溶解后，再将氯化钙混合搅拌添加至上述溶液，直至其呈饱和状态后，将上述制备的三醋酸纤维素微球按固液质量比I: 2的比例，在200?250r/min下，缓慢搅拌溶解2?3h，随后对其过滤，收集滤渣并通过去离子水冲洗至pH为7.0，随后将其置于90?95°C烘箱中，干燥10?12h，即可制备得一种微量重金属三醋酸纤维素多孔微球吸附剂。
[0009]实例I
首先按质量比1:5计，将棉浆泊和乙酸加入三口烧瓶中，并对其搅拌升温至70°C，在1000r/min下活化25min，待其活化完成后，按质量份数计，选取2份的四[β- (3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，6份质量浓度为3.2mol/L的浓硫酸和92份的乙酸酐，搅拌混合1min ;待其搅拌完成后，对其通入氮气，排除空气后，在氮气气氛下，加热升温至120°C，在1300r/min下搅拌反应2h，随后停止加热静置冷却至20°C，随后对其过滤，收集滤渣并通过去离子水冲洗至PH为7.0，随后将其置于80°C烘箱中，干燥20h，制备得三醋酸纤维素；按质量比1:8将上述制备的三醋酸纤维素于丙酮，在200r/min下搅拌混合至三醋酸纤维素完全溶解，待其完全溶解后，制得三醋酸纤维素溶液，随后，提高搅拌器的速度至400r/min，并按质量比1:10将去离子水以12mL/min滴加至三醋酸纤维素溶液中，搅拌反应20min ;按质量份数计，选取3份粒径大小为2 μπι的碳酸|丐颗粒，2份聚氧乙稀脱水山梨醇单油酸酯和95份液体石蜡，使其在450r/min转速下。搅拌混合2h，制备得交联体系，随后按质量比1:1，将三醋酸纤维素溶液和交联体系，混合搅拌1min并以6mL/m