[發(fā)明專(zhuān)利]一種柿單寧吸附材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210043666.6
• 申請(qǐng)日: 2012-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102580698A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仲民;崔健;戴培邦;周治德;周懷營(yíng);李桂銀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/26
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/26;B01J20/30
• 代理公司: 桂林市華杰專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 陸夢(mèng)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能高分子材料領(lǐng)域，具體是一種柿單寧吸附材料及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)外處理含重金屬?gòu)U水、廢渣的方法主要有三種：一是化學(xué)沉淀法，二是生物處理法，三是吸附法。吸附法是處理重金屬離子廢水特別是低濃度重金屬離子廢水的較為有效的方法，常用的吸附材料包括活性炭、合成樹(shù)脂、礦物質(zhì)、微生物及天然生物質(zhì)等；華南理工大學(xué)張會(huì)平、朱立國(guó)等人研究活性碳纖維及改性的活性碳纖維對(duì)重金屬離子的吸附性能，結(jié)果表明：活性碳纖維對(duì)Cu²⁺、Ni²⁺的飽和吸附量分別為5.1mg/g、6.6mg/g，改性的活性碳纖維對(duì)Cu²⁺、Ni²⁺的飽和吸附量達(dá)到了20.6mg/g、8.0mg/g，吸附容量仍然偏小；這些吸附材料在工業(yè)化應(yīng)用中還存在一些不足，一是吸附容量較低，如活性炭只對(duì)少數(shù)幾種金屬離子有吸附作用且吸附容量通常在5-20mg/g之間；二是吸附和解吸速度慢，目前所使用的吸附材料主要依賴于吸附材料自身的多孔性質(zhì)，重金屬離子主要通過(guò)進(jìn)入吸附材料內(nèi)孔的表面而被吸附，因此其吸附速度較慢；三是很多吸附材料吸附飽和后無(wú)法再生和重復(fù)使用，只能當(dāng)成固體廢棄物進(jìn)行填埋或者焚燒等處理，往往造成二次污染。

單寧是一種天然多酚化合物，它廣泛存在于植物體中，單寧具有的多個(gè)鄰位酚羥基，使它能與多種金屬離子發(fā)生靜電結(jié)合和絡(luò)合反應(yīng)，反應(yīng)迅速，但是單寧易溶于水和極性有機(jī)溶劑中，因此很難直接用于工業(yè)廢水處理，已有的研究表明：可將單寧與醛類(lèi)化合物反應(yīng)生成單寧樹(shù)脂，或者用高分子材料作為支撐材料，將單寧固化在這些高分子材料上，制成固化單寧吸附材料，但仍然存在單寧固化不牢，易脫落，穩(wěn)定性差等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種柿單寧吸附材料及其制備方法。該方法制備的柿單寧吸附材料吸附容量大，且易解吸附；可應(yīng)用于分離、回收貴金屬，并可循環(huán)使用。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

采用天然的澀柿提取物作為單寧的來(lái)源，將澀柿子粉中的單寧與牛皮膠原纖維通過(guò)醛交聯(lián)結(jié)合形成固化柿子單寧。這種固化柿子單寧具有良好的物理穩(wěn)定性，通過(guò)改性，在不同的條件下，可以選擇性吸附貴重金屬離子。

一種柿單寧吸附材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）稱(chēng)取按下述重量份計(jì)的已處理過(guò)的牛皮膠原纖維2~5份和柿子粉5~8份，加入到100份去離子水中混合溶解，在常溫下攪拌10~20小時(shí)；

（2）加入3~8份交聯(lián)劑，用NaOH或HCl水溶液將混合溶液的pH調(diào)節(jié)至6.0~6.6，在常溫下反應(yīng)1~3小時(shí)；交聯(lián)劑可以是戊二醛或甲醛，濃度可以是25%的水溶液；

（3）將反應(yīng)后的產(chǎn)物在50~60℃下水浴反應(yīng)3~5小時(shí)；

（4）取出過(guò)濾，在60℃下真空干燥，干燥后用粉碎機(jī)粉碎成細(xì)粉，就得到膠原纖維固化柿單寧吸附材料。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和特性：

1、物理穩(wěn)定性好：

用DSC差示掃描量熱法測(cè)得幾組不同柿子粉和牛皮膠原纖維配比制得的固化柿子單寧吸附材料的熱變性溫度分別為156.9~175.2℃、160.7~177.7℃、148.1~179.1℃，相比有報(bào)道過(guò)的研究固化毛楊梅單寧（90～96℃）或固化落葉松單寧（93～98℃）的熱變性溫度要高得多，即具有較高的熱穩(wěn)定性。

2、吸附容量大，適用范圍大，效果好：與活性炭，礦物質(zhì)等吸附材料只能吸附少數(shù)幾種金屬離子且吸附慢，不易解吸，吸附容量較小相比，固化柿子單寧吸附劑的適用范圍要大，對(duì)多種金屬離子都顯示出了良好的吸附性能，如銅、鐵、鉻、鎘、銀等金屬。其中，對(duì)銅的吸附率為91.65%，對(duì)鐵的吸附率為98.92%，對(duì)鉻的吸附率為99.95%，而且經(jīng)過(guò)篩選后，粒徑小的固化柿單寧粉體的吸附效果好于粗大顆粒吸附劑。

3、成本低：本產(chǎn)品采用柿子粉和皮膠原纖維為原料，比傳統(tǒng)使用離子交換樹(shù)脂或合成樹(shù)脂等成本要低很多。

4、環(huán)保無(wú)污染：工業(yè)中用化學(xué)沉淀法使重金屬離子生成不溶于水的沉淀物質(zhì)后進(jìn)行填埋或焚燒，實(shí)質(zhì)卻是一種污染的轉(zhuǎn)移，相比之下，本產(chǎn)品的原材料為天然柿子粉和膠原纖維，吸附使用后較容易解吸附而不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。

5、可循環(huán)使用：傳統(tǒng)活性炭吸附飽和后無(wú)法再生，不能重復(fù)使用；而固化單寧吸附材料對(duì)多種貴重金屬離子均可以循環(huán)使用，通過(guò)不同的解吸液解吸后，對(duì)得到的樣品進(jìn)行再吸附，三次吸附性能試驗(yàn)，結(jié)果顯示，吸附量有所下降但并不明顯，說(shuō)明本產(chǎn)品有著良好的再生性能。