基本信息
- 項目名稱：
- 改性菠蘿皮渣纖維素吸附劑的研究與制備
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品利用廢棄的菠蘿皮渣為原料，“變廢為寶”，提取其中纖維素，并對其活化后進行不同的改性處理制備了對銅、鎘、鉛等重金屬離子和顏色染料等有吸附作用的系列吸附劑，本產品具有原料來源廣泛、成本低廉，易于生產加工，所需設備成本較少；在應用方面具有使用方便，吸附效率高，可再生使用，而且應用范圍廣。
- 詳細介紹：
- 本作品利用廢棄的菠蘿皮渣為原料，“變廢為寶”，提取其中纖維素，并對其活化后進行不同的改性處理制備了對銅、鎘、鉛等重金屬離子和顏色染料等有吸附作用的系列吸附劑，并在模擬污水系統(tǒng)中進行了吸附試驗，實驗表明，本作品研發(fā)的吸附劑與同類產品相比具有吸附容量大，吸附時間短，吸附條件溫和，可再生等優(yōu)勢，并申請了申報號為200910193604.1專利，因此，本作品具有生產可行性和一定的市場競爭力。 本作品研發(fā)的改性菠蘿皮渣纖維素吸附劑在生產制備方面具有原料來源廣泛、成本低廉，易于生產加工，所需設備成本較少；在應用方面具有使用方便，吸附效率高，可再生使用，而且應用范圍廣，適用于生活污水或電鍍、線路板生產、濕法冶金、電子工業(yè)、儀表、石油化工、金屬加工、礦山、垃圾處理、無機鹽生產、紡織、印染、造紙等行業(yè)的工業(yè)污水處理，尤其是用于含有重金屬離子和染料的廢水凈化處理；而且具有后續(xù)可開發(fā)高附加值產品的潛力。 目前，在經(jīng)濟高速發(fā)展和環(huán)境問題日趨嚴重的矛盾背景下，本作品利用本已“廢棄”的菠蘿皮渣為原料，研究制備了用于解決環(huán)境污染問題的吸附劑，適應當前社會發(fā)展的趨勢，滿足了市場的需求，具有很大的市場推廣前景。
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的:在菠蘿加工過程中會產生大量的皮渣，占全果重的50%－60%，皮渣中的纖維素含量占干重的20%－25％，目前對于菠蘿皮渣中纖維素高值化利用的研究很少；本研究課題以菠蘿皮渣中的纖維素為原料，對其進行接枝改性后可應用在廢水處理和環(huán)境保護中。 基本思路：1）纖維素的提?。翰捎酶倪M的Van soest法，可準確地分離并測出纖維素、半纖維素和木質素的含量；2）活化改性：纖維素分子結構中有活性較強的羥基，可以發(fā)生一系列的醚化、酯化等和羥基有關的化學反應，而通接上這些官能團能對重金屬和染料有吸附能力；3）對改性菠蘿皮渣纖維素的吸附動力學、等溫吸附曲線等研究其對重金屬和染料的吸附機理、吸附能力和其再生性能研究。 創(chuàng)新點：1）廢物利用：2007年全國菠蘿種植總面積和總產量分別達到6.7萬hm2和144萬t，按菠蘿皮渣占全國重50%計算，廢棄的皮渣總量達72萬t，可制成改性菠蘿纖維素吸附劑12.96萬t；2）菠蘿皮渣纖維素的改性：以琥珀酸酐為改性劑進行改性，可吸附水中重金屬離子，而且可重復利用；還研究了經(jīng)環(huán)氧化、胺化反應處理的菠蘿皮渣能對染料污水有吸附作用。 技術關鍵： 菠蘿皮渣纖維素的活化改性為技術關鍵，直接影響改性后皮渣纖維素的吸附性能。 主要技術指標：對銅離子的吸附容量為73.63mg/g，對鎘離子的吸附容量為115.78mg/g，對鉛離子的吸附容量為244.55mg/g,對紅、黃、藍等顏色染料的吸附容量分別能達到97.2mg/g，81.7mg/g和89.2mg/g。
科學性、先進性
- 科學性：1）原料來源廣泛、成本低廉：我國菠蘿產量144萬噸，是世界第四大菠蘿主產國。本作品以菠蘿皮渣為主要原料，生產新型菠蘿纖維吸附劑，原材料易得，成本低廉，實現(xiàn)了菠蘿皮渣的高附加值利用；2）生產工藝簡單，可行性高：本作品采用的改性工藝簡便易行，易于操作，吸附條件溫和，吸附效率高，適宜于大規(guī)模投產；3）可開發(fā)系列高附加值衍生產品：本作品得到的產品，進行再加工后，可用于生產防毒面具、過濾劑等多功能、多領域的高附加值衍生產品。 先進性：1）使用方便，吸附容量大：作為農副產品的菠蘿皮渣具有多孔性和良好的親水性,經(jīng)過改性處理制得的吸附劑，使用簡便，無需借助大型儀器和設備，無需進行二次處理，吸附容量大；2）無毒無污染、可降解：使用本方法生產的菠蘿皮渣吸附劑，具有良好的生物降解性，安全、無毒、綠色、環(huán)保，在提高經(jīng)濟效益的同時，又能有效解決環(huán)境污染；3）能耗低，可再生：傳統(tǒng)的吸附材料設備成本、能耗較高，而本品無需借助大型儀器設備，可有效降低能耗。同時，菠蘿皮渣吸附劑可以經(jīng)過解吸實現(xiàn)循環(huán)利用。
獲獎情況及鑒定結果
- 暫無
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 技術入股或合作開發(fā)
作品可展示的形式
- ?實物、產品 ?圖片 ?錄像 ?樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：改性菠蘿皮渣纖維素吸附劑可用于重金屬和染料污水行業(yè)的污水處理，本產品為顆粒狀，使用只需加入按1g/1000mL加入到污水中，攪拌30min，過濾即為凈化水。 技術特點和優(yōu)勢：1）加入琥珀酸酐改性，接上羧基官能團，具備對銅離子、鎘離子和鉛離子吸附能力；加入環(huán)氧氯丙烷和二甲胺改性，能吸附各種顏色染料；2）對銅離子、鎘離子和鉛離子的吸附容量為73.63mg/g、 115.78mg/g、244.55mg/g，對紅、黃、藍等顏色染料的吸附容量分別能達到97.2mg/g，81.7mg/g和89.2mg/g。 適用范圍：本吸附劑適用于生活污水、紡織、印染等含有重金屬離子和染料的廢水凈化處理。 推廣前景：本產品所采用的原料為廢棄的菠蘿皮渣，來源豐富低廉；生產工藝易于控制、操作簡單、所需設備少，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產，所制備吸附劑吸附能力高，投資風險低，前景廣闊。 市場分析：2008年我國污水的排放量達571.1億t，2007年，全國染料、有機顏料產量合計95.32萬t。
同類課題研究水平概述
- 纖維素改性制備吸附劑 王瑀等采用蔗渣纖維素、丙烯酸（AA） 、丙烯酰胺（AM）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（MAETAC）為原料，通過接枝共聚反應制備出一種新型纖維素吸附劑，該工藝條件下所得吸附劑對Cu2+ 的吸附量達25.1 mg/g。郝紅英等采用植物秸稈為原料，借助高壓蒸汽閃爆技術、稀堿蒸煮等方法得到具有一定α－纖維素含量的秸稈基纖維素，在此基礎上進行堿化、醚化和胺基親核取代反應，制備出對Cu2+ 和Cd2+ 等重金屬離子具有優(yōu)良吸附性能的乙二胺螯合植物秸稈纖維素，并對其吸附機理進行研究。結果表明，用蒸汽閃爆物理方法可以純化天然植物秸稈纖維素，制備的吸附材料對金屬銅離子、鎘離子吸附規(guī)律基本符合Freundlish等溫吸附式。 張玉霞等通過對芝麻桿纖維素醚化后與季銨鹽反應制備了改性纖維素，研究了改性纖維素對廢水中苯胺的吸附性能。苯胺的去除率可達93.2%。馬希晨等以纖維素和癸二酸為原料、甲苯為溶劑、對甲苯磺酸為催化劑，進行酯化反應，反應產物再與正丁醇進行二次酯化，最后得到纖維素改性高吸油樹脂――纖維素交聯(lián)癸二酸正丁酯的合成工藝。吳文娟等以漂白漿板纖維素為原料，接枝丙烯酸制備高吸水性樹脂。對單體用量、引發(fā)劑用量、中和度、反應溫度等工藝條件進行了優(yōu)化，確定了最佳合成條件，并用紅外譜圖表征了產物的結構。結果表明，合成的高吸水性樹脂吸水率達550 g/g，且保水性能較好。獲得合成此高吸水性樹脂的最佳工藝條件。制備的高吸水性樹脂，具有較好的吸水速率和保水性能。吸水后的樹脂，經(jīng)過干燥，仍具有吸水性，但隨著再生次數(shù)的增加吸水性能遞減。
