[發明專利]磁性陽離子表面活性劑改性殼聚糖/羥基磷灰石/沸石復合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110335397.6
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102500333A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 林建偉;詹艷慧;邢云青;李佳
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術領域

本發明涉及材料領域、水質的凈化與污染物處理技術領域，涉及利用天然沸石、羥基磷灰石、四氧化三鐵、殼聚糖和陽離子表面活性劑作為基本材料制備一種磁性陽離子表面活性劑改性殼聚糖/羥基磷灰石/沸石復合物，可作為磁性有機無機復合材料吸附劑，并將這種吸附劑應用于去除腐殖酸、剛果紅等有機污染物和銅離子等重金屬污染物，實現廉價自然資源(殼聚糖和天然沸石)的高效開發和利用。?

背景技術

水體中普遍存在著大量天然性有機物，例如腐殖酸等，天然有機物是飲用水處理工藝中消毒副產物的主要前軀物。隨著社會經濟的快速發展，水體中又不斷出現了大量的人工合成有機污染物和重金屬污染物，例如剛果紅和銅離子等，這些污染物的存在使地表水體受到不同程度的污染。水體的污染已經嚴重威脅了水生生物的生存安全和人類的飲用水安全。?

為提高人類的飲用水質量，必須采取有效的方法降低水中腐殖酸濃度和廢水中有機污染物和重金屬污染物的濃度。傳統去除水體中有機污染物的方法主要有膜濾法、絮凝法、高級氧化法、生物法等；去除水中重金屬污染物的方法主要有離子交換法、膜分離法和生物法等；然而這些方法在實際應用過程中都存在著一些問題。吸附法則依靠吸附劑上密集的孔結構、巨大的比表面積，或通過表面各種活性基團與吸附質間所形成的各種化學鍵，可以有選擇性地富集水中的污染物，進而達到去除水中污染物的目的。?

目前，吸附法去除水中難降解有機物和重金屬污染物已經引起了廣泛關注。天然沸石是一種具有良好陽離子交換能力和吸附能力的硅鋁酸鹽礦物，常用作?陽離子吸附劑，價格低廉，但天然沸石對陰離子和有機物吸附能力較差。根據有關研究結果表明，用陽離子表面活性劑對沸石進行改性可以極大改善沸石對陰離子和有機物吸附能力。?

羥基磷灰石是磷灰石礦物的一種，最早應用于醫學領域，隨后用于污染土壤的修復和水體污染的治理。羥基磷灰石對大多數重金屬離子和某些有機污染物具有較好的吸附作用。?

殼聚糖是由自然界廣泛存在的幾丁質經過脫乙酰作用得到的一類天然高分子化合物。殼聚糖被認為是可以有效去除水中的重金屬離子的一種優良生物吸附劑。?

對于吸附劑而言，顆粒粒徑越小比表面積越大，吸附能力就越高。但是粒徑越小的吸附劑使用完畢之后懸浮于被處理的廢水體系中的時間就越久，越難以快速分離回收。磁性吸附材料既可以吸附去除水中的污染物，也可以通過外加磁場的作用直接將磁性吸附材料快速從廢水體系中分離出來，從而實現吸附材料高吸附性與磁性分離特性的相結合。由天然沸石、羥基磷灰石、四氧化三鐵、殼聚糖和陽離子表面活性劑作為基本材料制備而成的磁性有機無機復合材料吸附劑將既可以吸附去除廢水中的有機物和重金屬，又可以過外加磁場的作用使其快速地從廢水中分離出來。但是至今尚沒有采用天然沸石、羥基磷灰石、四氧化三鐵、殼聚糖和陽離子表面活性劑作為基本材料制備磁性有機無機復合材料吸附劑的相關報道，亦沒有關于該吸附劑去除水中污染物的研究報道。?

發明內容

本發明的目的是提供一種利用天然沸石、羥基磷灰石、四氧化三鐵、殼聚糖和陽離子表面活性劑作為基本材料制備復合材料，是一種磁性有機無機復合材料吸附劑，并將其應用于水中腐殖酸和剛果紅等有機物以及銅離子等重金屬的去除，以實現廉價自然資源的高效開發利用。該方案工藝簡單，成本低廉，產品的吸附性能良好。?

本發明技術方案為，制備磁性陽離子表面活性劑改性殼聚糖/羥基磷灰石/沸石復合物的方法，步驟包括：?

(1)磁性殼聚糖/羥基磷灰石/沸石的制備：將天然沸石、羥基磷灰石和四氧化三鐵與水攪拌充分混合并處于懸浮狀態；天然沸石、羥基磷灰石和四氧化三鐵的質量比為1∶(0.5～2.5)∶(0.5～2.5)，優選為1∶(0.5～1.5)∶(0.5～2.5)；天然沸石、羥基磷灰石和四氧化三鐵的粒徑為150～300目；?

加入殼聚糖溶液至反應體系中殼聚糖濃度為0.004～0.012g/ml，充分混合；再滴加堿性溶液，直至反應液pH＞7(優選為7.5～11)，出現明顯絮狀物，繼續攪拌10～30min；離心分離取沉淀，洗滌至中性并90～110℃下烘干，研磨過150～300目篩，得到磁性殼聚糖/羥基磷灰石/沸石；?

所加入的殼聚糖溶液由質量濃度0.5％～10％的酸溶液所配制，其中殼聚糖含量為0.005～0.1g/ml，優選0.01～0.05g/ml；?

所加入的堿性溶液為NaOH或KOH溶液，濃度為0.5～5mol/L；?