本发明涉及红麻纤维素复合材料在废水处理领域的应用，具体涉及磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料在重金属废水处理中的应用。
背景技术：
重金属污染是严重的环境污染问题。 在工业化过程中，大量的工业废水被排放到自然环境中。 例如，金属加工、电镀、制革等行业排出的工业废水中通常含有大量的铬离子。 工业废水中的铬离子主要是六价铬化合物，常以铬酸根离子的形式存在，而六价铬的毒性比三价铬的价格高很多倍。 因此，为了缓解六价铬造成的环境污染，需要寻找有效的方法处理含铬废水，修复铬污染水体。 目前的处理方法中，吸附法因其运行成本低、效率高、可回收废水中重金属等优点而受到越来越多的关注。 近年来，低成本吸附剂的研究已成为热点。 研究发现，一些农林废弃物可以制备成有效的吸附剂用于重金属修复。
纤维素是地球上最丰富的天然有机可再生资源。 主要来源于棉花、木材、大麻和各种稻草等植物纤维。 常与半纤维素、木质素、果胶等混合形成植物纤维。 主题。 纤维素是一种高分子聚合物，以葡萄糖为单元，通过糖苷键相互连接，形成线性长链大分子。 其化学结构如图所示。 从图中可以看出，纤维素由于分子中含有许多比表面积较大的多孔亲水轻质基团，因此具有一定的吸附亲和力。 天然纤维素材料可直接用作吸附剂去除金属离子。 国内外科研人员在这方面做了一些研究。 例如，其他人使用磨碎的蒺藜来去除废水中的 CD2+ 和 Cr3+。 天然纤维素对重金属离子有一定的吸附能力，但不是很强。 吸附容量小，选择性低。 然而，改性纤维素具有更好的吸附能力。 因此，改性纤维素成为一种性能优异的吸附材料。 聚谷氨酸是一种可由微生物合成的氨基酸。 聚合物结构不仅具有大量的-cooh活性基团，而且还具有大量的-nh-活性基团。 纤维素经过改性后，其对重金属阳离子的吸附能力大大增强。 ，目前国内外相关报道较少。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的缺点，提供一种操作条件简单、易于实施、适用范围广、成本低的利用磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料去除废水的方法。成本高、效率高。 中和六价铬的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是一种利用磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料去除废水中六价铬的方法，具体如下：
一种利用磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料吸附去除废水中六价铬的方法，包括以下步骤：调节六价铬废水的pH值至2.0-7.0，将磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料添加到废水中。 每升废水的添加量以磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料的干重计为0.2g～10g。 反应在恒温振荡器中进行，转速为~，反应温度控制在10℃~50℃（最佳30~40℃），反应完成后，磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料与溶液分离，完成废水中六价铬的去除。
作为进一步改进，所述磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料的制备步骤如下：
步骤1：准备或购买纤维素来制备碱化纤维素；
步骤2：用聚谷氨酸和碱化纤维素制备纤维素/聚谷氨酸复合材料；
步骤3、在纤维素改性材料表面负载磁性颗粒，制备磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料。
作为进一步改进，所述磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料的制备步骤如下：
A。 将去皮的红麻茎在70-90℃下干燥1-4小时，研磨至100-150μm，然后用超纯水清洗，在50-75℃下干燥1-3小时，得到粉末产品； 将粉末产物分散到正己烷中。 粉末产品与正己烷的固液比为5-10:40-800g/ml。 30-60℃加热1-4小时，去除植物蜡； 将脱蜡红麻纤维加入摩尔浓度为1-5mol/l的氢氧化钠溶液中，粉末产品与氢氧化钠溶液的固液比为5-10:400-600g/ml。 在20-30℃下振荡10-48小时，然后过滤，得到过滤产物。 将过滤后的产物依次用超纯水、乙醇、甲醇洗涤，在50-70℃下干燥1-4小时，冷却至室温，得到碱化红麻纤维素；
b. 称量碱化洋麻纤维和聚谷氨酸。 碱化红麻纤维与聚谷氨酸的质量比为1-3:2-6； 红外灯下混合研磨10 -40min，得到均匀细粉； 以二甲亚砜为共溶剂，超声搅拌20-40分钟，使其均匀分散在二甲亚砜溶剂体系中，然后用油浴加热至110-125℃，搅拌，加入浓硫酸（浓硫酸）硫酸，即浓度为98%的硫酸）作为催化剂，反应4-8小时，得到反应物，其中浓硫酸与二甲亚砜溶剂的体积比为1-10:20 ; 将所得反应物过滤，滤渣用乙醇、去离子水洗涤至中性； 依次用乙醇和丙酮洗涤，然后在70-85℃下干燥，得到细粉与二甲亚砜的固液比为：3-9：20g/ml的改性纤维素/聚谷氨酸复合材料。
C。 将fecl3·6h2o和/或feso4·4h2o室温溶解于超纯水中，得到混合溶液； 将2-10g纤维素/聚谷氨酸复合材料加入混合液中，控制水浴温度75-90℃搅拌1-4分钟，然后加入氨水调节pH至9.8- 10.2、继续搅拌35-50分钟，将所得混合物冷却，分离沉淀并洗涤，得到磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料，其中纤维素/聚谷氨酸复合材料与超纯水的固液比为2 -10：50-200g/ml； fecl3·6h2o与feso4·4h2o的摩尔比为0-0.02:0 -0.01； fecl3·6h2o和feso4·4h2o的总量与超纯水的摩尔体积比为：0.001-0.03:50-/ml。
作为进一步改进，吸附反应的吸附剂用量控制在10-25mg/l。
作为进一步改进，吸附反应温度控制在30-40℃。
作为进一步改进，废水中六价铬的浓度控制在10毫克/升至100毫克/升之间。
为进一步改善，去除六价铬废水并将pH值调整至2.0。
进一步改进，在恒温振荡器中的反应时间为1h~8h
具体实验材料用量及步骤如下：取一定量的六价铬废水，调节pH值至2.0-7.0(优选2.0-6.0，最佳2.0)，加入一定量的磁性纤维素/聚谷氨酸偶联剂。材料被添加到废水中。 每升废水的添加量以磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料的干重计为0.2g～10g。 反应在恒温振荡器中进行，转速为0～24h(最优选1h～8h)，控制反应温度为10℃～50℃(最佳30～40℃)。 反应完成后，磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料从溶液中分离出来，完成六种废水的处理。 去除价铬。
上述技术方案中，磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料的制备步骤如下：
(1)将去皮的红麻茎在70-90℃下烘干1-4小时，研磨至100-150μm，然后用超纯水清洗，在50-75℃下烘干1-3小时，将所得物干燥粉末 将5-10g本品分散于40-800ml正己烷中，在30-60℃加热1-4小时，除去植物蜡，然后将脱蜡的红麻纤维加入到400-600ml氢气中，用摩尔浓度1-5mol/l。 在氧化钠中，20-30℃振荡10-48小时，然后过滤，用大量超纯水、乙醇和甲醇洗涤，50-70℃干燥1-4小时，冷却至室温温度得到碱化红麻纤维白色。
(2)称取步骤(1)得到的红麻纤维素1.0-3.0g和聚谷氨酸2.0-6.0g(单体摩尔比约为1:2.5-3)，混合均匀，在红外灯下充分研磨，备用10-40分钟，得到均匀细粉，用20ml二甲亚砜作为助溶剂，超声搅拌20-40分钟，使其均匀分散在二甲亚砜溶剂体系中，用油浴加热至110- 125℃，搅拌，加入1-10ml浓硫酸作为催化剂，反应4-8小时，过滤得到的反应物，滤渣用乙醇和去离子水洗涤至中性，最后用乙醇洗涤将其与丙酮混合一次，然后在70-85℃下干燥，制得改性纤维素/聚谷氨酸复合材料。
(3)室温下将0-0.02摩尔fecl3·6h2o和0-0.01摩尔feso4·4h2o溶解在超纯水中，其中fecl3·6h2o和feso4·4h2o的总量不小于0。，得到的混合液将溶液加入到步骤(2)制备的纤维素/聚谷氨酸复合材料1.0-4.0g中，水浴控制温度75-90℃快速搅拌1-4分钟，然后快速加入氨水来调整混合物。 调节pH至9.8-10.2左右，继续搅拌35-50分钟，冷却所得混合液，分离沉淀，洗涤，得到磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料。
上述技术方案中，废水中六价铬的浓度优选控制在10mg/l～100mg/l(最优选20mg/l～80mg/l)。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明方法所采用的磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料原料来源广泛，价格低廉。 主要原料是红麻，即废生物质，聚谷氨酸也是常用的化工产品。 ;
2、将磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料直接加入反应器中进行吸附反应。 整个处理过程成本低、操作简单、易于实施，并且很容易从处理液中去除磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料。 聚谷氨酸偶联材料分离回用；
3、本发明的方法可以有效处理六价铬废水，为控制废水中重金属污染提供了新的途径。
附图说明
图1为纤维素的分子结构；
图2为本发明实施例1的磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料在不同pH值条件下对废水中六价铬的吸附变化曲线图。
详细方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
示例1：
本发明所述的利用磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料去除废水中六价铬的方法，包括以下步骤：
1. 磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料的制备
将去皮的红麻茎在80℃下干燥2小时，用破碎机破碎后研磨，过100目筛，在65℃下干燥2小时。 将10g上述粉末分散于60ml正己烷中，50℃，3小时，除去植物蜡，然后将脱蜡的苎麻纤维加入到500ml摩尔浓度为4mol/l的NaOH中，25℃摇匀C 24小时，然后过滤，然后用大量超纯水、乙醇、甲醇清洗，然后在65℃下干燥2小时，冷却至室温，得到碱化红麻纤维素；
称取2.0g纤维素和4.0g聚谷氨酸(单体摩尔比约为1:2.5-3)，混合后在红外灯下充分研磨30分钟，得到均匀的细粉。 使用 20ml 二甲基亚砜 (dmso) 作为钴。 溶剂，超声搅拌30分钟，使其均匀分散在DMSO溶剂体系中； 油浴升温至120℃，加入2ml浓硫酸作为催化剂，加热搅拌，反应6小时。 过滤反应物，滤渣依次用乙醇、去离子水洗涤。 然后用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，再用去离子水洗涤至中性，最后依次用乙醇和丙酮洗涤，80℃干燥，制得改性聚谷氨酸/纤维素偶联材料；
室温下将0.01mol fecl3·6h2o和0.0% feso4·4h2o溶解于100ml超纯水中。 将所得混合溶液加入到上一步制备的2g纤维素/聚谷氨酸复合材料中。 控制水浴温度至85℃，快速搅拌2分钟。 然后快速加入氨水调节pH至10左右，继续搅拌45分钟。 冷却所得混合物，分离沉淀并洗涤，得到磁性纤维素/聚谷氨酸。 耦合材料。
2、处理六价铬废水
配置7份浓度为10毫克/升的六价铬废水，用硝酸或氢氧化钠分别调节pH值至2、3、4、5、6、7、8、9。 将上述方法制备的磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料添加到上述8种六价铬废水中，每升废水添加量以磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料干重计为1g。 将反应器置于转速为30℃的摇床中，并保持温度在30℃。 振荡24小时后，利用磁铁将磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料从溶液中分离出来，完成六价铬废水的处理。 采用紫外分光光度法测定溶液中残留六价铬离子的浓度，计算出的吸附容量结果如图2所示。从图2可以看出，在酸性pH条件下，磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料吸附六价铬更好。 这可能是因为在酸性条件下，磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料表面具有活性基团，更容易发生质子化反应，与带负电的六价铬阴离子吸附结合。
示例2：
本发明所述的利用磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料去除废水中六价铬的方法，包括以下步骤：
1. 磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料的制备
该步骤与实施例1的步骤1相同。
2、处理六价铬废水
将上述方法制备的磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料加入到初始pH值为2的六价铬废水中，六价铬离子的初始浓度分别为10、50、100mg/l。 每升废水添加量以腐植酸钠/生物炭磁性复合材料干重计为1.0g。 将反应器置于转速为30℃的振荡箱中，并保持温度在30℃。 振荡 24 小时后，使用磁铁去除磁性纤维素/生物炭。 将聚谷氨酸偶联材料从溶液中分离出来，完成六价铬废水的处理。 使用紫外分光光度法测量溶液中剩余六价铬离子的浓度。 计算的吸附量结果如表2所示。
表2：六价铬离子初始浓度对磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料吸附水中六价铬离子的影响
从表2可以看出，随着六价铬初始浓度的增加，吸附容量也随之增加。 当初始浓度为100mg/l时，磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料对六价铬的吸附容量达到36.36mg/g。
以上仅为本发明的优选实施例。 本发明的保护范围不限于上述实施例。 凡与本发明构思没有本质区别的各种工艺方案，均在本发明的保护范围之内。
技术特点：
技术总结
本发明公开了一种利用磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料吸附去除废水中六价铬的方法。 该方法包括以下步骤：取一定量的六价铬废水，调节pH值至2.0-7.0(优选2.0-6.0，最佳2.0)，向废水中添加一定量的磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料，每升废水添加量以磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料干重0.2g～10g，在恒温振荡器中反应，转速～0～24h(最优选1h～8h) ，控制反应温度为10℃～50℃（最佳30～40℃），反应完成后，磁性纤维素/聚谷氨酸偶联材料从溶液中分离出来，完成废水中六价铬的去除。 本发明具有成本低、操作方便、处理效率高的优点。 本发明可应用于电镀厂、冶炼厂、电子厂等含六价铬废水的处理。
技术研发人员：王辉； 王玉福; 郭媛; 邱才胜; 龙松花； 郝冬梅; 钟国谦; 徐雯雯
受保护技术使用者：中国农业科学院大麻研究所
技术研发日：2017.08.16
技术公告日期：2017.10.20