[發明專利]一種磁性的改性海藻酸鈉絮凝劑

有效

• 申請號: 201210460743.8
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103818990B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 倪才華;孟朵
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;C02F1/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種磁性的改性海藻酸鈉絮凝劑的制備方法及其用于廢水中貴金屬離子的回收，屬于高分子絮凝劑技術領域。

背景技術

隨著工業發展及貴金屬的廣泛應用，其需求量日益劇增，但由于礦產資源的減少，對貴金屬的回收就變得尤為重要。冶金、電鍍等廢水中含有難處理回收的貴金屬離子如金、銀等，能夠找到合適的吸附劑回收金、銀離子具有重大的實用價值。

從溶液中分離富集貴金屬的方法有活性炭、工業廢料或天然材料吸附、溶劑萃取、離子交換、吸附樹脂等，傳統交換樹脂通常選樣性差、機械強度低或價格較高，無法徹底分離金屬，對環境易造成二次污染，在應用上受到限制。天然高分子絮凝劑是近年來研究的一種價廉易得、吸附性能好的新型絮凝劑，如：殼聚糖、海藻酸鈉、淀粉、竹炭等受其改性產物。因為海藻酸鈉可與很多金屬離子結合成絮凝沉淀，則將具應用于處理廢水中的重金屬或回收貴金屬具有十分重要的意義，改性的海藻酸鈉絮凝劑具有環保、廉價易得、可生物降解的天然高分子材料。

磁性納米粒子是在近年發展起來的一種新型材料，當磁性納米顆粒為20nm以下時，呈現超順磁性。磁性吸附具有傳質速率高、固液接觸好、壓降低的優點，并且吸附劑通過外加磁場易于分離，因此近年來受到廣泛關注，磁性吸附劑廣泛用于生物大分子分離、信息貯存、脫鹽和廢水處理。本發明以海藻酸鈉為基本原料，首先引入氨基硫脲增加海藻酸鈉對貴金屬離子的吸附能力，再與磁性Fe₃O₄納米粒子反應，合成得到帶有磁性的氨基硫脲-海藻酸鈉絮凝劑，將其用于貴金屬離子的回收和富集，以及污水中重金屬離子的去除，可以大大提高分離速度，增加產品的使用性能。

發明內容

本發明提供了一種回收廢水中貴金屬離子的磁性氨基硫脲改性海藻酸鈉絮凝劑的制備方法。

首先將Fe₃O₄納米粒子表面改性，使之表面帶有氨基活性基團；然后將氨基疏脲改性的海藻酸鈉(ST)用蒸餾水溶解，攪拌均勻，調節pH＝4，在EDC/NHS催化下，加入表面改性的Fe-NH₂納米粒子，室溫攪拌反應，在磁場作用下分離得到具有磁性的改性海藻酸鈉絮凝劑(ST-Fe)。

將該絮凝劑用于廢水中貴金屬離子的富集與回收，該磁性絮凝劑縮短了絮凝沉降時間，利用磁性可以有效地從水中快速分離出絮凝沉淀。該磁性納米離子對貴金屬離子有較好的吸附作用和快速干凈的分離效果。

本發明的優點在于：

(1)海藻酸鈉是環境友好型的天然高分子材料，對重金屬離子具有較好的吸附和絮凝作用。海藻資源豐富，海藻酸鈉廉價易得，本身可與大多數金屬離子發生絮凝作用，對其進行改性得到絮凝性能更好的磁性絮凝劑，可有效回收廢水中的重金屬離子，特別是金和銀。

(2)本發明制備了具有雙功能性的新型絮凝劑，該絮凝劑引入了氮、硫元素，增強了絮凝劑對重金屬離子的螯合作用；另一方面，加入磁性Fe₃O₄納米粒子后，得到具有磁性特殊功能的絮凝劑，大大提高了分離速度和分離效果。

(3)本發明用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)成功修飾了Fe₃O₄納米粒子的表面，使其表面含有氨基功能基團，在一定條件下易與羧基反應，此合成反應條件溫和，工藝簡單，易操作。

(4)本發明得到的磁性氨基硫脲改性海藻酸鈉絮凝劑對重金屬離子具有更好的吸附和分離效果，可應用于污水處理及貴金屬回收，具有高效吸附，沉降速度快，易于分離，成本低等優點，具有工業化應用的前景。本絮凝劑可生物降解，無毒無害，不造成二次污染物的產生。

(5)本發明絮凝劑對金、銀金屬離子具有很好的絮凝效果，吸附條件溫和，吸附容量大，去除率高，且有一定的吸附選擇性，便于分離和回收。

附圖說明

圖1磁性氨基硫脲-海藻酸鈉的合成路線。

圖2磁性氨基硫脲每藻酸鈉的紅外光譜圖。

圖3磁性氨基硫脲-海藻酸鈉的XRD分析圖。

圖4磁性氨基硫脲-海藻酸鈉的差熱分析圖。

圖5磁性氨基硫脲-海藻酸鈉的熱重分析圖。

圖6磁性氨基硫脲-海藻酸鈉的TEM圖。

圖7磁性絮凝劑用量對Au³⁺的Q、R影響。

圖8磁性絮凝劑用量對Ag⁺的Q、R影響。

圖9磁性絮凝劑對Au³⁺的吸附動力學曲線。