摘 要：本发明提供一种丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，该方法的具体过程如下：步骤S1：将红麻秸秆粉碎过筛，筛选出60～100目粒径的秸秆，备用；步骤S2：将上述秸秆用水洗涤，在40～80℃条件下干燥；步骤S3：将步骤S2所得秸秆置于NaOH溶液中浸泡改性；所述NaOH溶液的浓度为1～4mol/L，NaOH溶液的体积是秸秆的15～30倍，浸泡时间为2～48h；步骤S4：将S3改性后的秸秆用水洗涤至中性，55-65℃烘干即可；步骤S5：将步骤S4获得的秸秆置于丙酮-高锰酸钾溶液中升温浸泡搅拌改性；步骤S6：将步骤S5所得秸秆用水洗涤至中性，55-65℃烘干，得到改性红麻秸秆纤维素吸油材料。该材料生产成本低，吸附容量高。
技术要点
1.一种丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，该方法的具体过程如下：
步骤S1：将红麻秸秆粉碎过筛，筛选出60～100目粒径的秸秆，备用；
步骤S2：将上述秸秆用水洗涤，在40～80℃条件下干燥；
步骤S3：将步骤S2所得秸秆置于NaOH溶液中浸泡改性；所述NaOH溶液的浓度为1～4mol/L，NaOH溶液的体积是秸秆的15～30倍，浸泡时间为2～48h；
步骤S4：将S3改性后的秸秆用水洗涤至中性，55-65℃烘干即可；
步骤S5：将步骤S4获得的秸秆置于丙酮-高锰酸钾溶液中加热浸泡搅拌改性；所述丙酮溶液质量浓度为1％～12％，高锰酸钾质量浓度为0.1％～1.2％，丙酮-高锰酸钾溶液的体积是秸秆体积的15～30倍，加热温度为40～80℃，搅拌时间为2～8h；
步骤S6：将步骤S5所得秸秆用水洗涤至中性，55-65℃烘干，得到改性红麻秸秆纤维素吸油材料。
2.根据权利要求1所述丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，步骤S2中，洗涤后的秸秆于烘箱60～80℃干燥4h。
3.根据权利要求2所述丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，步骤S4中，优选于60℃条件下烘干。
4.根据权利要求3所述丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，步骤S5中，溶液的pH值用硫酸调为1～6。
5.根据权利要求4所述丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，步骤S6中，优选于60℃条件下烘干。
6.一种改性红麻秸秆纤维素吸油材料，该材料由权利要求1-5任一所述方法制备得到。
7.权利要求6制备的改性红麻秸秆纤维素吸油材料在吸附水体中油品的应用。
8.根据权利要求7所述改性红麻秸秆纤维素吸油材料在吸附水体中油品的应用，尤其在吸附水体中植物油和润滑油的应用。
技术领域
本发明属环境治理技术领域，具体涉及一种丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，以及该方法制备的产品和该产品在净化油类污染水体中的应用。
背景技术
经济的蓬勃发展离不开能源的支持，随着人类对能源的需求日益增加，石油及石油产品在人类的生产生活中起到至关重要的作用。然而，在石油的开发、冶炼和产品的使用过程中，大量的油类污染物进入水体环境中，破坏了整个水体的生态平衡，造成了不可估量的危害。
在各种处理水体油类污染的方法中，吸附法具有快速高效的优势。目前市售的高效吸油材料大部分为化工合成产品像吸油树脂，聚苯乙烯纺织物等和无机化合物，如黏土，活性炭等。这些材料虽然除油效果好，但是存在材料造价高，除油结束后吸油材料处理困难两大难题。
我国秸秆资源丰富，每年产生的农作物秸秆大约在9.0亿吨以上。如何将这些秸秆材料妥善处理，已经成为一个重要的环境问题。秸秆材料为天然有机物，可以生物降解，也具有一定的吸油能力，可以解决现有吸油材料的高费用和后续处理的问题。但是大部分天然秸秆由于表面亲水基比较多，所以吸油性能不佳，为了提高秸秆的吸油性能，许多文献已报到了相应的改性方法，如将秸秆材料表面酯化或者烷基化增加表面疏水性和吸油性能。但是目前的改性方法均比较繁琐而且能耗较高，这样大大增加了秸秆材料的廉价特性，增加了材料本身的成本。
发明内容
本发明为解决现有秸秆改性技术中存在的步骤繁琐和能耗高的问题，提供一种生产成本低，吸附容量高的吸油材料改性方法。
本发明另一目的是提供上述方法制备的吸油材料。
本发明还提供改性红麻秸秆吸油材料在净化油类污染水体中的应用
本发明的具体技术方案如下：
一种丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，该方法的具体过程如下：
步骤S1：将红麻秸秆粉碎过筛，筛选出60～100目粒径的秸秆，备用；
步骤S2：将上述秸秆用水洗涤，在40～80℃条件下干燥；
步骤S3：将步骤S2所得秸秆置于NaOH溶液中浸泡改性；所述NaOH溶液的浓度为1～4mol/L，NaOH溶液的体积是秸秆的15～30倍，浸泡时间为2～48h；
步骤S4：将S3改性后的秸秆用水洗涤至中性，55-65℃烘干即可；
步骤S5：将步骤S4获得的秸秆置于丙酮-高锰酸钾溶液中加热浸泡搅拌改性；所述丙酮溶液质量浓度为1％～12％，高锰酸钾质量浓度为0.1％～1.2％，丙酮-高锰酸钾溶液的体积是秸秆的15～30倍，加热温度为40～80℃，搅拌时间为2～8h；
步骤S6：将步骤S5所得秸秆用水洗涤至中性，55-65℃烘干，得到红麻秸秆纤维素吸油材料。
优选地，步骤S2中，洗涤后的秸秆于烘箱60～80℃干燥4h；
优选地，步骤S4中于60℃条件下烘干；
优选地，将步骤S5中溶液的pH值调为1～6；
优选在，步骤S6中于60℃条件下烘干，得到红麻秸秆纤维素吸油材料。
一种红麻秸秆纤维素吸油材料，该材料上述方法制备得到。
上述红麻秸秆纤维素吸油材料在吸附水体中油品的应用，尤其在吸附水体中植物油和润滑油方面的应用。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明的改性过程简便，与现有的秸秆酯化，乙酰化和烷基化相比，本发明步骤简便，而且所用高锰酸钾-丙酮改性剂可以循环使用，低污染，低排放。
2、本发明所采用的改性材料价格低廉，高锰酸钾和丙酮的材料费用远低于现有的酯化，乙酰化和烷基化等方法的试剂费用，而且改性温度只需要60℃左右作用，能耗低，效果好，合成的材料价格低廉。
3、本发明改性后的红麻秸秆的吸附效果好，对食用油的吸附量可达6.6g/g，是未改性红麻秸秆吸附量的1.89倍；对食用油的保油率可达95.12％；对润滑油的吸附量可达7.3g/g，是未改性红麻秸秆吸附量的1.92倍，对润滑油的保油率是91.48％。
具体实施方式
为了对本发明的技术特点、目的以及有益效果有更进一步的理解，现结合以下具体实施例对本发明进行以下详细说明，但不能理解为本发明对可实施范围的限定。
实施例1
本发明丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，具体步骤如下：
步骤S1：将红麻质秸秆粉碎，过筛分级，选出60目粒径的秸秆；
步骤S2：将上述秸秆用自来水洗涤一遍，转移至烘箱60℃干燥24h；
步骤S3：将步骤S2所得材料置于氢氧化钠溶液中浸泡改性；所述氢氧化钠溶液的
浓度为1.32mol/L，氢氧化钠溶液的体积是秸秆体积的30倍，浸泡时间为24h后，备用。用过的氢氧化钠溶液可以适当添加氢氧化钠调节浓度后可重复使用；
步骤S4：将改性后的红麻秸秆用水洗涤至中性，于60℃烘干5-8小时即可。洗涤水可以用盐酸中和进行无害化处理。
步骤S5：将步骤S4获得的材料置于丙酮-高锰酸钾混合溶液中升温浸泡搅拌改性；混合溶液中丙酮溶液质量浓度为4％，高锰酸钾质量浓度为0.4％，丙酮-高锰酸钾混合溶液的体积是秸秆的20倍，温度为50℃，搅拌时间为2h后备用；
步骤S6：将改性后的红麻秸秆用水洗涤至中性，60℃烘干10小时即得改性后的红麻秸秆吸油材料。洗涤水可以添加还原剂硼氢化钠进行无害化。用过的丙酮-高锰酸钾溶液可以适当补充丙酮和高锰酸钾调节浓度后重复使用。
测试：称取1g改性红麻秸秆，对照组是等量未改性的原始红麻秸秆，各两组；用尼龙网布过滤袋包裹后浸于样液中；样液分别为250mL食用油和250mL润滑油，分别吸附24h后用镊子取出尼龙网布过滤袋，悬挂滴干5min直至无油滴滴落，用电子分析天平称重，重复三次，计算平均值。
结果表明，改性红麻秸秆对食用油的吸附量从原始红麻秸秆的3.5g/g提高到6.6g/g，是原始红麻秸秆吸附量的1.89倍；对食用油的保油率是95.12％。
改性红麻秸秆对润滑油的吸附量从原始红麻秸秆的3.8g/g提高到7.3g/g，是原始红麻秸秆吸附量的1.92倍，对润滑油的保油率是91.48％。
可见，本发明制备的改性红麻秸秆纤维素吸油材料对食用油和润滑油有很好的吸附作用，改性后红麻秸秆吸附性能明显优于未改性红麻秸秆。本发明的产品可用于水体中油品的吸附去除。
实施例2
本发明丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，具体步骤如下：
步骤S1:将红麻秸秆粉碎，过筛分级，选出80目粒径的秸秆；
步骤S2:将上述材料用自来水洗涤一遍，转移至烘箱80℃干燥24h；
步骤S3:将步骤S2所得材料置于氢氧化钠溶液中浸泡改性；所述氢氧化钠溶液的浓度为1.32mol/L，氢氧化钠溶液的体积是秸秆的20倍，浸泡时间为24h；
步骤S4：将改性后的秸秆用水洗涤至中性，60℃烘干8小时即可；
步骤S5：将步骤S4获得的材料置于丙酮-高锰酸钾混合溶液中升温浸泡搅拌改性；混合溶液中丙酮溶液质量浓度为2％，高锰酸钾质量浓度为0.2％，丙酮-高锰酸钾混合溶液的体积是秸秆的20倍，温度为50℃，搅拌时间为2h；
步骤S6：将改性后的红麻秸秆用水洗涤至中性，60℃烘干8小时即得改性后的红麻秸秆吸油材料。
测试：称取1g改性秸秆，对照组是等量未改性的原始红麻秸秆，各两组；用尼龙网布过滤袋包裹后浸于样液中，浸于装有250mL食用油和装置250mL润滑油的玻璃烧杯中，分别吸附24h后用镊子取出尼龙网布过滤袋，悬挂滴干5min直至无油滴滴落，用电子分析天平称重，重复三次，计算平均值。
结果表明，改性红麻秸秆对食用油的吸附量从原始红麻秸秆的3.5g/g提高到6.4g/g，是原始红麻秸秆吸附量的1.82倍；对食用油的保油率是90.05％。
改性红麻秸秆对润滑油的吸附量从原始红麻秸秆的3.8g/g提高到7.1g/g，是原始红麻秸秆吸附量的1.87倍；对润滑油的保油率是89.46％。
可见，本发明制备的改性红麻秸秆纤维素吸油材料对食用油和润滑油有很好的吸附作用，改性后红麻秸秆吸附性能明显优于未改性红麻秸秆。
实施例3
本发明丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，具体步骤如下：
步骤S1：将生物质秸秆粉碎，过筛分级，选出100目粒径的秸秆；
步骤S2：将上述材料用自来水洗涤一遍，转移至烘箱80℃干燥24h；
步骤S3：将步骤S2所得材料置于氢氧化钠溶液中浸泡改性；所述氢氧化钠溶液的浓度为1.32mol/L，氢氧化钠溶液的体积是秸秆的30倍，浸泡时间为24h；
步骤S4：将改性后的秸秆洗涤至中性，60℃烘干12小时即可；
步骤S5：将步骤S4获得的材料置于丙酮-高锰酸钾混合溶液中加热浸泡搅拌改性；
混合溶液中丙酮溶液质量浓度为4％，高锰酸钾质量浓度为0.4％，丙酮-高锰酸钾溶液的PH为2.56，混合溶液体积是秸秆的20倍，加热温度为50℃，搅拌时间为2h；
步骤S6：将改性后的红麻秸秆用水洗涤至中性，60℃烘干24小时即得改性后的红麻秸秆吸油材料。
测试：称取1g改性秸秆，对照组是等量未改性的原始红麻秸秆，各两组；用尼龙网布过滤袋包裹后投入样液，投入装有250mL食用油和250mL润滑油的玻璃烧杯中，分别吸附24h后用镊子取出尼龙网布过滤袋，悬挂滴干5min直至无油滴滴落，用电子分析天平称重，重复三次，计算平均值。
结果表明，改性红麻秸秆对食用油的吸附量从原始红麻秸秆的3.5g/g提高到8.2g/g，是原红麻秸秆吸附量的2.34倍；对食用油的保油率是94.58％。
改性红麻秸秆对润滑油的吸附量从原始红麻秸秆的3.8g/g提高到9.3g/g，是原始红麻秸秆吸附量的2.45倍；对润滑油的保油率是93.56％。
可见，本发明制备的改性红麻秸秆纤维素吸油材料对食用油和润滑油有很好的吸附作用，改性后红麻秸秆吸附性能明显优于未改性红麻秸秆。
实施例4
本发明丙酮-高锰酸钾改性红麻秸秆的方法，具体步骤如下：
步骤S1：将红麻秸秆粉碎，过筛分级，选出90目粒径的秸秆；
步骤S2：将上述材料用自来水洗涤一遍，转移至烘箱80℃干燥24h；
步骤S3：将步骤S2所得材料置于氢氧化钠溶液中浸泡改性；所述氢氧化钠溶液的
浓度为1.32mol/L，氢氧化钠溶液的体积是秸秆的30倍，浸泡时间为24h；
步骤S4：将改性后的秸秆洗涤至中性，60℃烘干24小时即可；
步骤S5：将步骤S4获得的材料置于丙酮-高锰酸钾混合溶液中加热浸泡搅拌改性；混合溶液中丙酮溶液质量浓度为4％，高锰酸钾质量浓度为0.4％，丙酮-高锰酸钾混合溶液的PH为6.0，混合溶液体积是秸秆的20倍，加热温度为50℃，搅拌时间为2h；
步骤S6：将改性后的红麻秸秆用水洗涤至中性，60℃烘干6小时即得改性后的红麻秸秆吸油材料。
测试：称取1g改性秸秆，对照组是等量未改性的原始红麻秸秆，各两组；用尼龙网布过滤袋包裹后投入两种样液，装有250mL食用油和装有250mL润滑油的玻璃烧杯中，分别吸附24h后用镊子取出尼龙网布过滤袋，悬挂滴干5min直至无油滴滴落，用电子分析天平称重，重复三次，计算平均值。
结果表明，改性红麻秸秆对食用油的吸附量从原始红麻秸秆的3.5g/g提高到6.23g/g，是原始红麻秸秆吸附量的1.78倍；对食用油的保油率是87.12％。
改性红麻秸秆对润滑油的吸附量从原始红麻秸秆的3.8g/g提高到6.59g/g，是原始经麻秸秆吸附量的1.73倍；对润滑油的保油率是86.05％。
可见，本发明制备的改性红麻秸秆纤维素吸油材料对食用油和润滑油有很好的吸附作用，改性后红麻秸秆吸附性能明显优于未改性红麻秸秆。
摘自国家发明专利，发明人：许正文，陈谊陵，刘洋，李成楷，史静，于江华，左晓俊，申请号202010212134.5，申请日2020.06.30
