[發明專利]一種利用聚天冬氨酸改性凹凸棒土制備復合吸附劑的方法及其產品和應用

有效

• 申請號: 201210447695.9
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102935356A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 余定華;黃和;李正文;楊冬青
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;傅婷婷

技術領域

本發明屬于水體凈化技術領域，涉及一種利用聚天冬氨酸改性凹凸棒土制備復合吸附劑的方法及其產品和應用。

背景技術

重金屬離子能夠對人類的健康構成不可逆轉的危害，它能夠通過土壤、水及空氣，尤其是通過食物鏈進行富集。當前重金屬廢水是我國工業污水處理的難題，已經造成嚴重的環境污染，很多地方因使用重金屬超標的水灌溉，導致產出的糧食被重金屬污染而不能食用。另外工業上硬水中的金屬鈣鎂離子在管道、容器、鍋爐中加熱或煮沸時，該類離子從水中脫穩粘結在管道或容器內壁形成水垢，長期下來水垢的積累會堵塞管道、損壞設備、干擾正常生產；同時生活中飲用水硬度如果較高，對人體的神經、泌尿和造血系統危害較大。由此水體中金屬離子的去除至關重要。吸附法具有高效率、低能耗、操作方便及無二次污染優點，因此開發出一種高效吸附劑來吸附去除水體中金屬離子具有重要意義。

凹凸棒土俗稱坡縷石，是一種具有特殊的鏈層狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽類粘土礦物，其理論化學式為Si₈Mg₅O₂₀(OH)₂(H₂O)·4H₂O，它的天然納米通道和納米晶體使之擁有發達的比表面積，常被作為天然廉價吸附劑。為了拓寬凹凸棒土的應用領域，有人將其應用于工業廢水的吸附，但由于凹凸棒土本身礦物學的局限性，將其直接用于工業廢水金屬離子的處理存在吸附性能欠佳的問題。為此不少研發人員活化、改性劑表面接枝等方法來改善凹凸棒土的吸附性能。Chen(Adsorption?characteristics?of?Cu(II)from?aqueous?solution?ontopoly(acrylamide)/attapulgitecomposite)等人利用聚丙烯酰胺改性凹凸棒土制作吸附劑，以此來改善對銅離子的吸附。Liu(Adsorption?properties?of?hyperbranched?aliphatic?polyestergrafted?attapulgite?towards?heavymetal?ions)等人利用支化脂肪族酯改性凹凸棒土制備吸附劑，來改善對鋅和鎘的吸附性能。

含N、O、S等元素的有機官能團有利于金屬離子的絡合，因此凹凸棒土的改性方法仍然具有較大空間。聚天冬氨酸，分子式是C₄H₆NO₃(C₄H₅NO₃)_nC₄H₆NO₄，氮氧元素十分豐富，是一種可生物降解、無毒、不破壞生態環境、被人們譽為“綠色”品的新型生物基高分子材料，分子量一般分布在8000-20000。若將聚天冬氨酸和凹凸棒土通過原位聚合制成復合吸附劑，可以很大程度上提高凹凸棒土對金屬離子的吸附絡合能力，使聚天冬氨酸得到更充分和更廣泛的應用。

申請人在前期的研究工作中曾制備了基于聚天冬氨酸與納米蒙脫土的有機-無機復合吸水材料，并申請了專利(專利申請號為：201110256398.1)。這種材料只是一種吸水材料，雖然吸水性能優異，吸水速率高，但聚天冬氨酸改性無機材料用于吸附金屬離子未見介紹。

發明內容

本發明的目的在于拓寬聚天冬改性無機材料的應用領域，提供一種聚天冬氨酸改性凹凸棒土的復合吸附劑，用于吸附去除水體中金屬離子。該復合吸水材料是利用富含氮氧元素聚天冬氨酸對凹凸棒土進行改性，具有制備方便、金屬離子吸附效果好、吸附速率高和抗沖擊能力高等特點，以有效控制水體中金屬離子的濃度，同時也擴大了聚天冬氨酸的應用范圍。

本發明的目的可通過如下技術方案實現：

一種利用聚天冬氨酸改性凹凸棒土制備復合吸附劑的方法，以原位合成方法在凹凸棒土內部和表面合成聚天冬氨酸，從而得到復合吸附劑。

所述的通過原位合成方法制備的具體步驟為：

第一步，凹凸棒土先過320目篩，再經37％鹽酸處理24-72小時，再用去離子水洗至pH6，然后100-150度干燥6-24個小時備用；