[發(fā)明專利]一種磁性殼聚糖/陽離子表面活性劑改性沸石吸附劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210017766.1
• 申請(qǐng)日: 2012-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN102527347A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹艷慧;林建偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/24
• 分類號(hào): B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58;C02F1/62;C02F101/20;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸附劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁性殼聚糖/陽離子表面活性劑改性沸石吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。?

背景技術(shù)

隨著我國工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展以及人民生活水平的提高，水資源的需求量不斷增加，工業(yè)廢水和生活污水的排放量也隨之增加，而我國工業(yè)廢水和生活污水的處理率相對(duì)較低，導(dǎo)致我國水環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重。我國的河流、湖泊及水庫等地表水體中存在著腐殖酸等天然性有機(jī)物、染料等人工合成有機(jī)物以及銅離子等重金屬離子等多種污染物。地表水體所遭受的污染目前已經(jīng)嚴(yán)重威脅到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(zhì)量和保護(hù)地表水環(huán)境，必須采取有效的方法降低水中腐殖酸等天然性有機(jī)物的濃度、染料等人工合成有機(jī)污染物以銅離子等重金屬離子的濃度。?

傳統(tǒng)去除水體中有機(jī)污染物的方法主要包括膜濾法、絮凝法、高級(jí)氧化法和生物法等，傳統(tǒng)去除水中重金屬離子的方法主要包括化學(xué)沉淀法和膜濾法等。但是上述污染物去除方法在實(shí)際應(yīng)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(jié)構(gòu)、巨大的比表面積，或通過表面上各種活性基團(tuán)與吸附質(zhì)間所形成的各種化學(xué)鍵，可以有選擇性地富集水中的有機(jī)污染物和重金屬污染物，進(jìn)而達(dá)到去除水中有機(jī)污染物和重金屬污染物的目的，近年來備受國內(nèi)外廣泛關(guān)注。?

天然沸石(Natural?zeolite，NZ)是巖石圈上部廣泛分布的一種架狀構(gòu)造的多孔含水硅鋁酸鹽礦物，通常具備較強(qiáng)的陽離子交換能力，可以去除水中的重金屬離子。但是天然沸石對(duì)水中腐殖酸和染料等有機(jī)污染物的去除能力卻非常有限。采用陽離子表面活性劑對(duì)天然沸石進(jìn)行改性可以極大地提高沸石對(duì)腐殖酸和染料等有機(jī)污染物的去除能力。殼聚糖是由自然界廣泛存在的幾丁質(zhì)經(jīng)過脫乙酰作用得到的一類線形天然高分子化合物。殼聚糖大分子鏈上分布著的大量?羥基和氨基等官能團(tuán)可與重金屬離子形成配位化合物，因此殼聚糖通常被認(rèn)為是可以有效去除水中重金屬離子的一種優(yōu)良生物吸附劑。此外，殼聚糖亦可以有效去除水中腐殖酸等有機(jī)污染物。但是，殼聚糖作為吸附劑存在機(jī)械強(qiáng)度差且耐酸性差等缺陷，這限制了它的應(yīng)用。將殼聚糖和陽離子表面活性改性沸石進(jìn)行復(fù)合，不僅可以克服殼聚糖單獨(dú)應(yīng)用的缺陷，而且得到的吸附材料還可以有效地同時(shí)去除水中的有機(jī)污染物和重金屬離子。?

對(duì)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水中的時(shí)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(chǎng)的作用直接快速的從水中分離出來，從而實(shí)現(xiàn)吸附材料高吸附性與磁性分離特性的相結(jié)合。磁性氧化鐵作為一種制備簡單的磁性材料已經(jīng)成為許多研究人員的研究對(duì)象，以磁性氧化鐵作為輔助材料制備集吸附-磁性于一體的磁性吸附材料已成為近年來水處理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。將殼聚糖、陽離子表面活性劑改性沸石和磁性氧化鐵進(jìn)行復(fù)合形成一種新型的磁性吸附材料，該磁性吸附材料既可能可以同時(shí)有效去除水中的腐殖酸、染料等有機(jī)污染物和重金屬污染物等，又可以通過外加磁場(chǎng)的作用使其快速地從水中分離出來。盡管目前已經(jīng)有關(guān)于利用陽離子表面活性劑改性沸石去除水中有機(jī)污染物以及利用殼聚糖去除水中有機(jī)污染物和重金屬離子方面的報(bào)道，但是至今沒有關(guān)于采用殼聚糖、沸石、四氧化三鐵和陽離子表面活性劑等物質(zhì)作為原材料制備磁性殼聚糖/陽離子表面活性劑改性沸石吸附劑材料的報(bào)道，也沒有關(guān)于該磁性吸附劑材料吸附去除水中有機(jī)污染物和重金屬離子污染物的研究報(bào)道。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種磁性殼聚糖/陽離子表面活性劑改性沸石吸附劑的制備方法，以及這種磁性吸附劑在去除水中腐殖酸和剛果紅等有機(jī)污染物和銅離子等重金屬污染物上的應(yīng)用。?

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。?

一種磁性殼聚糖/陽離子表面活性劑改性沸石吸附劑的制備方法，具體步驟為：?

1)將沸石粉末、四氧化三鐵粉末按照1∶1～5∶1的質(zhì)量比混合，再按照1-100?mL/g的液固比與蒸餾水混合制得懸濁液，向懸濁液中滴加堿液調(diào)節(jié)其pH值至9.5～10.5，優(yōu)選10；?

2)在攪拌的同時(shí)按照1-100mL/g的液固比向步驟1)所得溶液中滴加酸性殼聚糖溶液，同時(shí)滴加堿液以維持反應(yīng)液的pH值，滴加完畢后繼續(xù)攪拌5-60min，然后進(jìn)行固液分離、清洗、烘干、研磨，得磁性殼聚糖/沸石；?

3)將磁性殼聚糖/沸石加入陽離子表面活性劑溶液中，15-80℃恒溫水浴振蕩1h～96h，振蕩速度50-500rpm，然后進(jìn)行固液分離、清洗、烘干，得磁性殼聚糖/陽離子表面活性劑改性沸石吸附劑。?