[發明專利]一種三組分陽離子染料吸附劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201310401824.5
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103447008A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 李蛟
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F103/30
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技術領域

本發明涉及一種三組分陽離子染料吸附劑及其制備方法，特別涉及一種碳管/海藻酸鈉/殼聚糖復合微球染料吸附劑及其制備方法，屬于染料吸附劑及其制備技術領域。

背景技術

陽離子染料（如亞甲基藍、結晶紫、甲基綠等）是一類重要的化工染料。由于染料本身色澤濃艷，再加上染料的陽離子基團能與織物中第三單體的酸性基團結合，從而使纖維染色，因此，該類染料一直被認為是腈綸纖維染色的專用染料。然而，由于含有復雜的芳香基團而難以生物降解脫色，陽離子染料廢水已成為主要的有害工業廢水之一。目前工業上常用的陽離子染料廢水處理技術有吸附法、膜分離法、絮凝沉淀法、氧化法、電解法和電化學法等，其中吸附法由于成本相對較低、可避免二次污染且無毒副作用等優勢而成為研究和使用最為廣泛的一種方法。該技術實施的關鍵在于研發高性能吸附劑，提高陽離子染料的吸附率。

近年來，利用天然生物高分子材料或無機納米材料制備吸附劑用于陽離子染料廢水處理研究日益增多，如海藻酸鈉、殼聚糖及碳納米管等。海藻酸鈉是一種從海藻中提取出來的天然多糖碳水化合物，經適當交聯成球后可用于印染廢水處理研究。Rocher等曾利用磁性納米粒子/活性碳負載的海藻酸鈉微球進行亞甲基藍的吸附研究(Journal?of?Hazardous?Materials?2010,?178,434-439)，效果顯著。殼聚糖作為另外一種天然生物高分子材料，對陽離子染料也具有較好的吸附性能。Pal等利用殼聚糖微球實現了結晶紫的吸附研究(Chemical?Engineering?Journal?2013,?217,?426-434)，Wang等利用殼聚糖/聚(丙烯酸)/凹凸棒土復合微球對次甲基藍進行了吸附研究(Desalination?2011,?266,?33-39)，均取得較好的實驗結果。碳納米管亦是一種極具應用前景的環境保護吸附劑。作為一種新型的無機納米材料，其對廢水中眾多的無機污染物或有機污染物均具有出色的吸附能力。Yao等利用化學改性的多壁碳納米管先后進行了甲基橙和亞甲基藍的吸附實驗（Chemical?Engineering?Journal?2011,170,82-89；Bioresource?Technology,?2010,?101:3040-3046）。結果表明，由于碳納米管具有豐富的納米孔隙結構和巨大的比表面積，其對上述二種染料都表現出良好的吸附性能。

然而，目前存在的技術問題是，在利用海藻酸鈉、殼聚糖與碳納米管作為吸附劑用于印染廢水處理的研究工作中，吸附劑的制備材料多選用上述三種材料中的一種或二種，而基于上述三種材料復合制備的染料吸附劑并用于陽離子染料吸附研究卻未見相關報道，因此，為更加有效地發揮碳納米管、海藻酸鈉與殼聚糖對陽離子染料的吸附效果，使三者之間達到協同吸附，有必要提供一種可用于陽離子染料吸附的碳管/海藻酸鈉/殼聚糖三組分復合材料及其制備方法。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的缺點和不足，本發明提供了一種對廢水中陽離子染料具有高吸附率的三組分吸附劑。

本發明解決的另一個技術問題是提供一種三組分陽離子染料吸附劑的制備方法，該制備方法設備要求低，操作工藝簡單，條件溫和，環境友好，適于工業化生產。

本發明的技術方案是：一種三組分陽離子染料吸附劑，其特征在于：所述吸附劑為水溶性碳管分散于海藻酸鈉與殼聚糖的稀醋酸溶液中，攪拌混合后，經化學交聯、干燥得到的碳管/海藻酸鈉/殼聚糖復合微球。

本發明所述的三組分陽離子染料吸附劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：⑴.利用混酸溶液超聲處理碳納米管，得水溶性碳管；⑵.將殼聚糖溶解于稀醋酸溶液中，再添加海藻酸鈉，攪拌溶解得海藻酸鈉/殼聚糖共混溶膠A；⑶.取水溶性碳管分散于溶膠A中得碳管/海藻酸鈉/殼聚糖共混溶膠B；⑷.利用5號注射器將共混溶膠B逐滴滴入氯化鈣溶液中，充分交聯形成碳管/海藻酸鈉/殼聚糖復合微球，干燥后得陽離子染料吸附劑。

本發明所述的混酸溶液是指：98.3wt％的濃硫酸與65wt％的濃硝酸，二者體積比為3:1。

本發明所述的水溶性碳管是指：經混酸溶液超聲浸泡、抽濾、水洗并干燥后的多壁碳納米管。

本發明所述的稀醋酸溶液濃度為：1.0～2.0%(v/v)。

本發明所述的共混溶膠A、B中殼聚糖濃度為：0.5～1.0wt%。

本發明所述的共混溶膠A、B中海藻酸鈉濃度為：3.0～4.0wt%。

本發明所述的氯化鈣溶液的濃度為：1.0～2.0wt%。