[01646598]木薯茎秆(渣)基阴离子吸附剂的制备及应用研究

1.课题来源与背景 广西是全国最大的木薯生产基地。目前,广西木薯种植面积已超过27万公顷,产量达到800万吨左右,种植面积、总产量均居全国首位,产量占全国70%以上,木薯地面上的茎秆和地下块根产量基本持平。木薯乙醇、淀粉工业中残渣的量是相当大的,每吨加工的块根大约产生残渣900kg（含水分85 %）。但是木薯茎秆（渣）利用率很低,大多是作为低热值的燃料加以利用,或直接在田间焚烧,每个木薯加工厂周围都形成几公顷至几十公顷的废渣池,导致了资源的浪费和环境污染。 近年来,由于社会经济的迅猛发展、城市化的扩大、环境意识的缺失、农田大量含氮、磷营养素化肥的使用造成大量的氮、磷营养物流失到水中,加速了水环境中氮、磷营养物的积累,从而使水体富营养化进程加剧,将恶化水体质量,影响渔业发展和危害人体健康。本项目旨在结合广西盛产木薯,可大量利用木薯茎秆（渣）资源优势,对其成份进行分析研究,制备出对环境友好的、对氮、磷吸附能力强的阴离子吸附剂,研究最佳改性合成方法,对制备的阴离子吸附剂进行吸附机理及吸附性能的研究、再生方法研究、废水处理工艺研究。本项目由广西自然科学基金资助,课题名称为“木薯茎秆（渣）基阴离子吸附剂的制备及应用研究”。合同编号2010GXNSFA013008。：实施年限：2010.03-2013.03。项目总经费4万元。 2. 研究目的与意义 该项目的研究,一是符合循环经济的理念,为科学利用和处置农业剩余物资源提供一种新的思路,有利于资源的再利用。阴离子吸附剂市售价格在13000元/吨左右,可显著提高附加值,拉长了木薯产业链;二是解决环境污染问题。可解决废弃物燃烧对环境的污染;三是合成方法及最终产品符合环境友好材料的要求;四是将拓宽利用农业剩余物制备离子吸附剂的种类。此外,制成的阴离子吸附剂成本低廉,可以大量方便应用于富营养化废水的处理,同时,吸附大量的硝氮的吸附剂又可做为高含氮的肥料,真正做到秸秆还田、不产生固体废弃物。因此本项目研究也切合本区环境保护的迫切需要。 3. 主要论点与论据 木薯茎秆（渣）含有大量的纤维素、半纤维素、木质素,由于其大分子单体上的醇羟基可以发生各种酯化、醚化、亲核、鳌合、交联以及接枝共聚反应等,因而可在纤维素上引入具有酸性、碱性或鳌合性的选择性离子基团。因而在很大程度上可以改变其原有性质,使其具有离子交换树脂的特点,大大提高其对阴离子的吸附能力,达到控制污染的目的。 4. 创见与创新 （1）首次利用木薯秸秆及木薯渣等制备成本低廉、对环境友好的阴离子吸附剂; （2）为廉价、低成本处理富营养化水体、农业废弃物的再利用提供了新的途径; （3）所用材料为广西盛产、可便利使用,切合了广西的环境保护和可持续发展的需求。 5. 社会经济效益,存在的问题 该项目成果可望能够应用于对富营养化污染水体、含阴离子及染料等污染废水的治理,达到保护环境、控制污染的目的。由于资金等问题还不能进行更深入的实际应用的研究。 6.历年获奖情况：无。 7.成果简介 本项目利用不同改性剂对木薯秸秆进行化学改性,制备了三类阴离子吸附剂,用于处理废水中的阴离子;采用单因素和正交实验确定改性最佳条件。利用红外光谱、扫描电镜、元素分析、X射线衍射等技术对制备产物进行了表征;研究了制备的改性吸附剂对重金属离子的吸附性能及吸附机理。吸附剂吸附过程是一个快速吸附过程,改性后大大提高了吸附量,表明所制备的吸附剂具有理论和应用价值,为富营养化废水、阴离子及染料污染废水的治理提供了新的技术支持。