[發明專利]多功能復合吸附劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110258143.9
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102350324A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 陳安偉;曾光明;陳桂秋;胡新將;官嵩;尚翠;鄒正軍
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01J20/28;B01J23/745;C02F1/28;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/20;C02F101/22;C02F101/34;C02F101/36
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術領域

本發明涉及廢水處理領域，具體涉及一種多功能復合吸附劑，以及該吸附劑的制備方法和該吸附劑在處理廢水中的應用。

背景技術

目前，環境中重金屬和有機污染物復合污染的危害已經成為一個全球性的問題。這些來自電鍍、冶金、染料、電池生產、制革、影片制造及汽車制造等行業的重金屬和有毒有機污染物復合污染的廢水，由于其高毒性和在自然環境中的持續性，對人和動植物的生長發育具有嚴重危害。重金屬以及與其共存的有機污染物通常會污染湖泊、地下水、河流和土壤等；此外，重金屬與有機污染物所形成的復合污染體系的毒性通常比它們各自單獨存在時的毒性高出好幾倍。這些廢水在排入接納水體之前，必須經過處理使其濃度降低至一個可以接受的水平。因此，如何同時去除廢水中的重金屬和有機污染物在廢水處理過程中顯得格外重要。

一些傳統的方法，例如離子交換法、化學沉淀法及活性炭吸附法等已經被廣泛研究并應用于工業規模來去除這兩類污染物質，但傳統的方法有諸多缺點，例如：離子交換法是一種高效的處理方法，但其在去除重金屬時需要交換鈣、鎂離子，因此其達到最大交換容量的速度越快，膜的解析和再生就越頻繁；活性炭吸附法對有機成分有很大的吸附容量，但其在常規條件下很難解析和再生。目前在實際運用中采用最多的是吸附法，吸附法因其材料便宜易得、成本低等優點而一直受到人們的青睞，被認為是一種很有前途的廢水處理方法。然而目前廢水中污染組分的多樣性及復雜性日益增強，單一功能的吸附劑已經不能滿足吸附法處理廢水的需求，將兩種或多種功能材料復合，使其功能互補，改進優化，研制出一種對廢水中多種污染組分有特定選擇性去除能力的多功能吸附劑，是當前吸附法處理廢水的一個重要研究方向。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對現有技術存在的問題，提供一種應用范圍廣、吸附容量高、易于分離回收、能同時處理廢水中的重金屬和降解有機污染物的多功能復合吸附劑，相應提供一種制作簡單、成本低廉的該多功能復合吸附劑的制備方法，以及該多功能復合吸附劑的應用。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種多功能復合吸附劑，所述多功能復合吸附劑是以交聯殼聚糖為基體，所述交聯殼聚糖是由重金屬離子印跡殼聚糖經交聯劑交聯后形成，所述交聯殼聚糖基體中填充有納米Fe₃O₄和納米TiO₂，所述多功能復合吸附劑的表面經硫脲改性形成有大量的自由氨基。

上述的吸附劑中，所述重金屬離子可以是銅離子、鋅離子、鉛離子、鎘離子、鎳離子、銀離子、錳離子、鈾離子、鉻離子或汞離子中的至少一種，優選為銅離子、鋅離子、鉛離子、鎘離子或銀離子。重金屬離子的主要作用包括：保護自由功能基團不在交聯反應階段喪失，以提高吸附性能；其二，制備得到的的吸附劑對該印跡離子有較強的選擇性去除能力。

上述的吸附劑中，所述交聯劑優選為戊二醛、環氧氯丙烷、乙醛或甲醛。

作為一個總的發明構思，本發明提供一種上述多功能復合吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)光催化負載：將殼聚糖粉末加入到乙酸溶液中，分散溶解，同時加入納米TiO₂粉末和納米Fe₃O₄粉末，攪拌均勻形成混合液；所述的殼聚糖、納米TiO₂和納米Fe₃O₄的質量比控制在5∶(0.5～2.0)∶(1.0～2.5)；

(2)離子印跡：向所述混合液中添加重金屬離子溶液，使所述重金屬離子與混合液中殼聚糖的質量比滿足(1～10)∶100，在50℃～80℃的水浴中攪拌，使重金屬離子與其中的殼聚糖充分反應，形成配合物；所述重金屬離子溶液可以為銅鹽溶液、鋅鹽溶液、鉛鹽溶液、鎘鹽溶液、鎳鹽溶液、銀鹽溶液、錳鹽溶液、鈾鹽溶液、鉻鹽溶液或汞鹽溶液，優選為硫酸銅溶液、硫酸鋅溶液、硝酸鉛溶液、硝酸鎘溶液或硝酸銀溶液；

(3)交聯：向含有所述配合物的混合液中加入交聯劑溶液，攪拌至溶膠析出，搗碎溶膠，調節混合液的pH值為8～10，在50℃～80℃的水浴中充分攪拌直至反應完全；所述交聯劑溶液可以為環氧氯丙烷、乙醛，甲醛或戊二醛，但優選為質量濃度為50％的戊二醛溶液，所述戊二醛溶液按每克殼聚糖添加0.2ml～0.4ml計；