[發明專利]一種殼聚糖鋁鐵復合吸附劑的制備方法、產品及應用

有效

• 申請號: 201210139783.2
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN102671633A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 文岳中;沈宇;馬建青;許澤甘源;任柳芬;劉維屏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體是涉及一種殼聚糖鋁鐵復合吸附劑的制備方法、產品及其在去除水中氟離子的應用。

背景技術

氟是人體牙齒及骨骼不可缺少的成分之一，少量氟可以促進牙齒琺瑯質對細菌酸性腐蝕的抵抗力。為了防治齲齒，氟化物開始逐漸出現在飲用水、牙膏及各種食品飲料中。但當過量的氟化物長期積累于人體時,能導致骨骼中鈣質減少，造成骨質松脆、牙齒脫落、關節僵硬甚至癱瘓。如果飲用水中氟離子濃度超過1.5mg/L時可能對人體健康不利，導致牙齒或骨骼氟中毒。因此，世界衛生組織（WHO）對飲用水中氟離子的濃度做了限定，適宜的氟離子濃度允許范圍為0.5~1.0mg/L(Fluoride?removal?from?water?by?chitosan?derivatives?and?composites:A?review，Miretzky?P.,Cirelli?A.F.,Journal?of?Fluorine?Chemistry,2011,132,231-240)。

目前針對高氟飲用水的處理方法，主要有離子交換法、混凝沉淀法、電凝聚法、吸附法等方法。而吸附法在這些技術中，被普遍認為是一種經濟有效的，環境友好的水處理方法。多種不同的吸附劑已廣泛應用于含氟水的處理中，如活性氧化鋁、鈦鋁土礦、合成樹脂、錳氧化物涂層的氧化鋁、碳納米管等等(Preparation?of?Al-Ce?hybrid?adsorbent?and?its?application?for?defluoridation?of?drinking?water,Liu?H.,Deng?S.,Li?Z.,Journal?of?Hazardous?Materials,2010,179,424-430)。但傳統的吸附劑對水中氟離子的吸附能力并不令人滿意。因此，研究開發一種新的、具有較高成本效益的除氟吸附劑十分重要(Adsorption?kinetics?of?fluoride?on?low?cost?materials,Fan?X.,Parker?D.J.,Smith?M.D.,Water?Research,2003,37,4929-4937)。

殼聚糖(Chitosan)，化學名為聚(1,4)-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖，是甲殼素部分脫乙酰化后得到的一種直鏈大分子生物多糖物質。殼聚糖分子表面含有大量的-OH、-NH₂活性基團，能和很多金屬離子發生螯合作用，形成低廉且吸附性能優越的吸附性劑。

發明內容

本發明提供了一種殼聚糖鋁鐵復合吸附劑的制備方法，該方法步驟簡單，制備成本低，通過對殼聚糖進行化合物的改性，制備得到的殼聚糖鋁鐵復合吸附劑環境友好，對含氟水中氟離子去除率高，吸附劑可回收利用，回收成本低。

本發明還提供了一種由上述方法制備得到的吸附劑以及該吸附劑在去除含氟水溶液中氟離子的應用方法，該方法操作簡單，去除速度快，后處理簡單，工藝成本低。

一種殼聚糖鋁鐵復合吸附劑的制備方法，包括：

（1）將殼聚糖溶解到濃度為0.1-0.2mol/L的氯化鋁水溶液中，攪拌至少1小時，然后再加入濃度為0.10-0.2mol/L的氯化鐵水溶液，攪拌至少1.5小時；

（2）向步驟（1）的混合體系中加入乙醇，待沉淀析出后過濾，洗滌；

（3）將步驟（2）洗滌得到的固體加入到戊二醛水溶液中，交聯反應120-150分鐘，交聯反應過程中控制反應體系中戊二醛的重量百分比濃度為10-15%，交聯反應完成后經離心、洗滌、烘干處理得到殼聚糖鋁鐵復合吸附劑。

上述制備方法的步驟（1）中，氯化鋁與氯化鐵中金屬離子均為三價離子，殼聚糖-鋁鐵配合物中殼聚糖單體與Fe³⁺或Al³⁺大約以3：1的比例進行配位，所以，所述的殼聚糖與氯化鋁、氯化鐵的加入的摩爾比為6:1-2:1-2，氯化鋁和氯化鐵加入量太大，勢必造成原料浪費，相反如果氯化鋁和氯化鐵加入量太小，也不利于Fe³⁺或Al³⁺的充分負載，制備得到的吸附劑的吸附效果達不到最優。