[發明專利]硫化改性磁性殼聚糖的制備及其處理重金屬廢水的方法

有效

• 申請號: 201110141162.3
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102258980A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 王建龍;陳玉偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62;C02F101/20
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種硫化改性磁性殼聚糖的制備及其處理重金屬廢水的方法。

背景技術

殼聚糖是性能優異的天然高分子材料之一，殼聚糖前體甲殼素廣泛存在于蝦蟹等甲殼類動物，是世界上僅次于纖維素的第二大類天然高分子化合物。殼聚糖是甲殼素脫乙酰基化產物，分子鏈中含有活性基團-NH₂和-OH，具有良好的絡合作用，能夠絡合水體中的重金屬離子。

但是殼聚糖在實際應用中也存在著不足之處，污染物經吸附脫除后，很難有效快速地從水體中分離。近年來，磁分離技術已被應用到水處理行業中，它是借助磁場力的作用，對不同磁性物質進行分離的一種技術，具有處理量大、液固分離效率高且占地面積小等優點。殼聚糖本身不具有磁性，將殼聚糖與磁性物質Fe₃O₄有機結合，形成以磁性物質為核，殼聚糖為殼的所謂核殼結構，從而實現對材料的磁性化，進而采用磁分離技術達到快速分離的目的。

同時，為了提高磁性殼聚糖的吸附容量，可以在磁性殼聚糖的基礎上引入新的官能團，對其進行改性。改性磁性殼聚糖不僅具有磁性殼聚糖的優點，同時還增加了磁性殼聚糖對重金屬的吸附容量，因而受到越來越多的關注。此外，改性磁性殼聚糖在一定條件下還可再生并回收再利用，使得其在水處理行業中更具應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硫化改性磁性殼聚糖的制備方法。

本發明的目的還在于提供一種利用硫化改性磁性殼聚糖處理重金屬廢水的方法。

一種硫化改性磁性殼聚糖的制備方法，按照如下步驟進行：

(1)將殼聚糖溶于乙酸溶液中，制成殼聚糖乙酸溶液，然后將三價鐵鹽和二價鐵鹽溶于殼聚糖乙酸溶液中，攪拌1-4h使其混合均勻，并放置0.3-2小時；

(2)將步驟(1)所得溶液用注射器緩慢滴入到質量分數為30％的NaOH溶液中，攪拌1-5h，使殼聚糖凝膠納米微粒固化，形成磁性殼聚糖小球，用去離子水重復洗滌磁性殼聚糖小球，一直到洗液成中性為止；

(3)將洗至中性的磁性殼聚糖小球懸浮于戊二醛溶液中并緩慢攪拌12-36h，然后將交聯磁性殼聚糖小球用去離子水洗至中性并在真空干燥箱中干燥，干燥后的交聯磁性殼聚糖小球研磨至粉末，使其粒徑小于84μm；

(4)將交聯磁性殼聚糖粉末與14％的NaOH溶液及二硫化碳共混，在室溫下攪拌反應12-36h，得到的產物用去離子水反復沖洗，并在真空干燥箱中干燥制得。

所加三價鐵鹽與二價鐵鹽的摩爾比為(1-4)∶1。

所述戊二醛溶液的摩爾分數為0.01-0.1M。

步驟(4)所加交聯磁性殼聚糖粉末、14％的NaOH溶液與二硫化碳的比例為：(1-4)g∶(50-200)mL∶(0.2-2)mL。

一種利用硫化改性磁性殼聚糖處理含Cu²⁺廢水的方法，將含Cu²⁺廢水溶液放入容器中，加入硫化改性磁性殼聚糖，攪拌或振蕩4-24h。

本發明的有益效果：本發明用二硫化碳對磁性殼聚糖進行硫化改性，改性后提高了對重金屬離子的吸附容量；材料制備方法簡單，整個反應過程在溫和條件下即可完成，所用原料價廉易得，對外界環境條件無特殊要求，占用空間小；相對于重金屬的現有處理技術，本發明所制備材料成本較低，且不存在二次污染，尤其在處理低濃度重金屬離子溶液時，此種方法具有優勢。

附圖說明

圖1為本發明實施例2中所制備的硫化改性磁性殼聚糖的SEM圖。

圖2為本發明實施例2中所制備的硫化改性磁性殼聚糖的EDS分析結果。

圖3為本發明實施例2中硫化改性磁性殼聚糖及未改性磁性殼聚糖對Cu²⁺的等溫吸附曲線。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

實施例1

硫化改性磁性殼聚糖的制備方法，按照如下步驟進行：

(1)將2g殼聚糖溶于100mL乙酸溶液中，制成殼聚糖乙酸溶液，然后將2.7g?Fecl₃。6H₂O和2.8g?FeSO₄.7H₂O(摩爾比1∶1)溶于殼聚糖乙酸溶液中，攪拌1h使其混合均勻，并放置0.3小時；

(2)將步驟(1)所得溶液用注射器緩慢滴入到質量分數為30％的NaOH溶液中，攪拌1h，使殼聚糖凝膠納米微粒固化，形成磁性殼聚糖小球，用去離子水重復洗滌磁性殼聚糖小球，一直到洗液成中性為止；