[發明專利]硫代卡巴肼交聯殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法

有效

• 申請號: 201410113615.5
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103908951A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 王進義;李滿林
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于吸附劑制作技術領域，具體涉及一種硫代卡巴肼交聯殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法。

背景技術

現代工業的發展，使得重金屬水質污染越加嚴重。這種危害不但涉及到江河湖泊等地表水資源，而且已經逐漸蔓延至地下水。“水危機”成為妨礙我國經濟建設和人民生活水平提高的問題。而另一方面，金屬資源也逐漸枯竭。因此嚴格進行水凈化處理，加強排放標準和回收工業廢水中重金屬離子，進行可持續發展有非常意義。目前廢水的處理有4種：化學沉淀法、活性炭吸附、溶劑萃取法和離子交換吸附。化學沉淀法采用堿性材料，使重金屬以其氫氧化物形式沉淀出來，方法步驟復雜，場地占用面積達，低效且經濟上不具有優勢；活性炭吸附效率高，但是設備要求高，從而導致經濟成本高；萃取基本難以大規模展開。因此，近年來的研究集中于較低成本高效率重金屬吸附劑的研發。殼聚糖是一類含量豐富的天然聚合物，具有價廉易得，生物相容性好的特點，因此以天然原材料為基礎的吸附劑備受關注。

殼聚糖(chitosan)又稱脫乙酰甲殼素，是由自然界廣泛存在的幾丁質(chitin)經過脫乙酰作用得到的，化學名稱為聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。殼聚糖的一個顯著特性是吸附能力。許多低分子量的材料，比如金屬離子、膽固醇、甘油三酯、膽酸和有機汞等，都可以被殼聚糖吸附。特別是殼聚糖不僅可以吸附鎂、鉀，而且可以吸附鋅、鈣、汞和鈾。殼聚糖的吸附活性可以有選擇地發揮作用。這些金屬離子在人體中濃度太高是有害的。比如，血液中銅離子（Cu2+）濃度過高會導致銅中毒，甚至產生致癌后果。現已證明殼聚糖是高效的螯合物介質。殼聚糖的吸附能力的大小取決于其脫乙酰度。脫乙酰度越大，吸附能力越強。

殼聚糖不溶于水，在酸性條件下可形成絮凝作用。其吸附性能和含有的大量活性羥基和氨基分不開。這些化學活性基團可以容易的參與一些化學反應，因此使得殼聚糖具有被修飾稱為性能更優良材料的可能。

發明內容

本發的明目的在于，提供一種硫代卡巴肼（又名1，3-二氨基硫脲）交聯殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法，該方法通過化學修飾法，改造殼聚糖結構，使之成為交聯網狀結構，所得到的硫代卡巴肼交聯殼聚糖重金屬吸附劑，適用于污水處理過程，增加吸附反應位點和溶脹能力，實現最大量更廣酸度范圍的污水溶解。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種硫代卡巴肼交聯殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于，按如下步驟操作：

步驟一，在室溫下（30攝氏度左右），將殼聚糖溶解在濃度為20%的醋酸溶液中；

步驟二，在上述溶液中加入摩爾比為1.3倍量的硫代卡巴肼，攪拌45分鐘至硫代卡巴肼全部溶解；

步驟三，在步驟二的溶液中，加入濃度為40%的甲醛水溶液，在攪拌速度為1000-2000轉/分的條件下，攪拌反應6小時，得到反應產物；

步驟四，將獲得的反應產物加入與醋酸等當量的質量濃度為5%wt的氫氧化鈉堿液進行中和至堿性，經過3次水洗后過濾，再用甲醇洗滌、減壓過濾；

步驟五，經甲醇洗滌、減壓過濾后的產物置入真空干燥箱中，在40℃的條件下干燥至恒重，即可獲得顏色紅褐色的硫代卡巴肼交聯殼聚糖重金屬吸附劑。

本發明的方法具有合成步驟短（一鍋法），后處理簡單，生產成本低廉且環境友好、吸附效果好等特點。若投入具體開發應用，優勢明顯。并能夠用于工業廢水中的五價砷、鉛離子、鎘離子等的處理。

附圖說明

圖1是本發明的方法的合成原理示意圖；

圖2是本發明得到的硫代卡巴肼交聯殼聚糖重金屬吸附劑紅外光譜圖。

圖3是本發明得到的硫代卡巴肼交聯殼聚糖重金屬吸附劑的TGA和DSC圖。

圖4本發明得到的硫代卡巴肼交聯殼聚糖重金屬吸附劑表面形貌的掃描電鏡圖。

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

具體實施方式

本發明的設計思想是，在殼聚糖結構中引入具有吸附能力的官能團以增加吸附位點，獲得產物為紅褐色固體顆粒，在酸性溶液中，容易發生溶脹，從而提高金屬離子的吸附能力。

在以下的實施例中，殼聚糖為支架材料，硫代卡巴肼為功能增強集團，甲醛為交聯劑。

殼聚糖為去乙酰化度達到90%以上；硫代卡巴肼可為工業級（99%），甲醛為工業級甲醛（40%）。

實施例1：硫代卡巴肼交聯殼聚糖重金屬吸附劑的制備