一种利用茶叶渣变废为宝的吸附重金属海绵材料制备方法

本发明涉及海绵材料制备，特别是涉及一种利用茶叶渣变废为宝的吸附重金属海绵材料制备方法。

背景技术：

1、各行各业排放的废水，例如生产电极、电池或油漆，都可能受到重金属污染，其水平可能对环境(包括其中的人类和动物)构成潜在风险，铅是一种有毒元素和广泛存在的环境污染物。它以多种化学形式存在于环境中，主要包括无机铅和甲基铅。pb2+可以很容易地通过作物和水进入人类食物链。长期食用受铅污染的食物可引起慢性铅中毒的一系列症状，对人体造成损害，甚至导致死亡。因此，监测农产品和水中的pb 2+具有重要意义。水体中的染料和重金属不仅危害生态环境，而且会随着生物链的富集对人类健康构成重大威胁。

2、生物质基吸附材料因经济环保可再生、设计简单易操作等优点在水处理领域得到广泛应用，其中海藻酸钠(sa)作为一种生物质材料具有来源广泛和环境友好等优点，但因吸附容量低和水稳定性差限制了其在该领域的应用。

3、众所周知，茶叶是除水之外全世界最受欢迎的非酒精性饮料，具有良好的体内外抗氧化活性，长期饮茶还可以预防许多慢性疾病如肥胖、糖尿病等。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种利用茶叶渣变废为宝的吸附重金属海绵材料制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现茶叶渣的变废为宝，以及对污水中重金属的吸附。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种吸附重金属海绵材料制备方法，步骤包括：

4、将茶叶、聚乙烯醇和海藻酸钠在水中溶解得到混合溶液；

5、在搅拌条件下将span80、正戊烷、稀硫酸和戊二醛依次加入所述混合溶液中反应得到反应物；

6、将所述反应物经热处理后冷冻干燥即得所述吸附重金属海绵材料。

7、进一步的，所述茶叶、聚乙烯醇和海藻酸钠的用量比为0.15g～0.4g:15ml:0.7g～1g。

8、进一步的，所述茶叶、聚乙烯醇、海藻酸钠、水、span80、正戊烷、稀硫酸和戊二醛的质量/体积比为0.15g～0.4g:15ml:0.7g～1g:12ml:0.2ml:0.6ml:4ml～5ml:1ml。

9、进一步的，所述茶叶由回收的茶叶经清洗、烘干后粉碎过80目筛制备得到。

10、进一步的，所述聚乙烯醇为质量浓度为8～10％的聚乙烯醇水溶液。

11、进一步的，所述稀硫酸的质量浓度为2.5％。

12、进一步的，所述戊二醛为质量浓度为25％的戊二醛水溶液。

13、进一步的，所述热处理的温度为70℃，时间为20～30min。

14、进一步的，所述冷冻干燥的温度为-70℃。

15、聚乙烯醇(pva)是一种白色、无味、透明的线性高分子聚合物，聚乙烯醇分子中含有大量的羟基，这使得它具有较高的活性，能够进行多种化学反应，如酯化、醚化、缩醛化等。聚乙烯醇的化学稳定性好，能够耐大多数酸碱的侵蚀，柔韧性较高，聚乙烯醇能够在水中快速溶解形成胶体。

16、海藻酸钠(sa)是一种亲水性盐，具有增稠作用，具有良好的可降解性、生物兼容性、水溶性强、无毒且环保，海藻酸钠(sa)是褐藻类的海带等藻类植物中提取出来的的线性天然高分子多糖，外观为淡黄色粉末状，无臭无味，溶水后为粘稠的胶状液体，海藻酸钠的分子式{c6～h7o6na}n。分子结构中存在大量羟基与羧基，这些官能团通过静电力络合吸附污水中的有机类污染物，还能通过螯合反应吸附金属离子，因此，海藻酸钠基吸附剂是一种很有前景的可再生天然吸附剂。

17、茶叶的疏松多孔隙结构，和内含物质的吸水特性，使其具有极佳的吸附性，茶叶的网状结构其体内富集有多种多样的含氧、氮、磷和硫的活性基团，在水溶液中，20多种金属离子可与茶叶组分发生配合或还原配合反应，茶叶渣比原茶具有更好的吸附能力，茶叶渣可以去除水体中重金属离子。

18、本发明技术方案之二：提供一种由上述制备方法制得的吸附重金属海绵材料。

19、本发明技术方案之三：提供一种上述吸附重金属海绵材料在吸附污水中铅离子的应用。

20、本发明公开了以下技术效果：

21、本发明制备得到的吸附重金属海绵材料，通过茶叶渣改性的聚乙烯醇天然高分子仿生海绵具有优异的pb离子去除能力，3min可以把50mg·g-1的铅溶液吸至实际残留3.8927mg·g-1，吸附速度快，3min最大吸附率为92.21％，4h后可吸至0，最大吸附量为1504.4mg·g-1。

22、本发明采用天然高分子材料海藻酸钠以及厨余垃圾茶叶渣成本较低且无毒副作用，聚乙烯醇具有良好的组织兼容性和力学性能，柔韧性较好，抗张强高，广泛用于企业化工厂排放污水，吸附污水中有毒物质重金属，避免污水排放对人们生活健康造成危害。

23、本发明提供的海藻酸钠茶叶/聚乙烯醇复合海绵制备工艺非常稳定，易于实现工业化生产，且无毒环保，成本低廉。所制备得到海绵材料比表面积大，与生物相容性好，耐磨性强，使用寿命长，具有推广应用潜力，市场前景广阔。

技术特征：

1.一种吸附重金属海绵材料制备方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述茶叶、聚乙烯醇和海藻酸钠的用量比为0.15g～0.4g:15ml:0.7g～1g。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇为质量浓度为8～10％的聚乙烯醇水溶液。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述茶叶由回收的茶叶经清洗、烘干后粉碎过80目筛制备得到。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为70℃，时间为20～30min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥的温度为-70℃。

7.一种如权利要求1～6任一项所述制备方法制得的吸附重金属海绵材料。

8.一种如权利要求7所述的吸附重金属海绵材料在吸附污水中铅离子的应用。

技术总结本发明属于海绵材料制备技术领域，涉及一种利用茶叶渣变废为宝的吸附重金属海绵材料制备方法，步骤包括：将茶叶、聚乙烯醇和海藻酸钠在水中溶解得到混合溶液；在搅拌条件下将span80、正戊烷、稀硫酸和戊二醛依次加入混合溶液中反应得到反应物；将反应物经热处理后冷冻干燥即得吸附重金属海绵材料。本发明采用天然高分子材料海藻酸钠以及厨余垃圾茶叶渣成本较低且无毒副作用，聚乙烯醇具有良好的组织兼容性和力学性能，柔韧性较好，抗张强高，广泛用于企业化工厂排放污水，吸附污水中有毒物质重金属，避免污水排放对人们生活健康造成危害。并且具有优异的Pb离子去除能力，3min可以把50mg·g<supgt;‑1</supgt;的铅吸附至实际残留3.8927mg·g<supgt;‑1</supgt;，吸附速度快，3min最大吸附率为92.21％，4h后可吸至0，最大吸附量为1504.4mg·g<supgt;‑1</supgt;。技术研发人员：曾何华,黄存熙,孙志扬,薛晨冰,王婧,赵轩,方子钰受保护的技术使用者：昌吉学院技术研发日：技术公布日：2024/9/2