[發明專利]一種球形水處理劑的制備方法

有效

• 申請號: 201410235069.2
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104001480A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 謝吉民;宗瑟凱;魏巍;陳國云;劉潤興;朱建軍
• 申請（專利權）人: 揚州天辰精細化工有限公司;江蘇大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種殼聚糖-海藻酸鈉-氧化硅復合型氣凝膠小球的制備技術。

背景技術

近年來，有機-無機雜化材料因其優異的性能和多功能性受到了較大的關注。

氧化硅氣凝膠是一種由納米粒子相互聚成的多孔結構的固態材料，其較高的比表面積、高的孔隙率使得氣凝膠在水處理領域有廣泛的應用前景。氣凝膠材料難以成型，只能獲得大小不一的塊狀或粉末狀固態材料，造成實際應用填充不均勻或回收困難等問題。若將氧化硅氣凝膠宏觀結構制成球形，將大大拓展其應用范圍和效率。

殼聚糖是一種天然有機高分子多糖，具有復雜的雙螺旋結構，其大分子鍵上分布著許多活性功能基團。殼聚糖通過氫鍵或鹽鍵形成具有類似網絡結構的籠型分子，其分子中的氨基能夠結合溶液中的氫離子，表現出陽離子型吸附劑的性質。海藻酸鈉是一種天然褐藻中提取的聚陰離子多糖的鈉鹽，因其具有無毒性，生物粘附性，生物相容性和生物降解性以及凝膠特性，被廣泛的用于水處理等領域。

發明內容

本發明的目的是提出一種能克服單純有機物高聚物強度較關的缺陷、提高氣凝膠小球韌性的球形水處理劑制備方法。

本發明包括以下步驟：

1）將殼聚糖、氯化鈣與冰醋酸水溶液混合，形成第一混合體系；

2）將海藻酸鈉和氫氧化鈉混合，形成第二混合體系；

3）將第一混合體系滴加于第二混合體系中，即得殼聚糖-海藻酸鈉復合小球；

4）將殼聚糖-海藻酸鈉復合小球先水洗后，再經醇洗、再依次經正硅酸四乙酯的乙醇溶液浸泡反應、正己烷浸泡、干燥，即得球形水處理劑。

本發明以殼聚糖、海藻酸鈉為原料，通過銳孔-凝固浴法，常壓制備出殼聚糖-海藻酸鈉-氧化硅復合型氣凝膠小球。本發明將易成型的高聚物通過SiO₂進行結構鞏固復合獲得雜化氣凝膠小球，一方面，解決了單純有機物高聚物強度欠缺的問題，另一方面，將無定形的氧化硅成型，并提高了其韌性。此外，在水處理方面，氣凝膠小球能夠快速對水中的有機染料、重金屬、有機物進行吸附，有著吸附速率高、處理能力強、吸附容量大等優點。

本發明具有以下優點：

1.本發明的工藝簡單、成本低廉、操作簡便、適合工業化生產。

2.本發明方法制成的處理劑能夠快速對水中的有機染料、重金屬、有機物進行吸附，具有著吸附速率高、處理能力強、吸附容量大等優點。

另外，如殼聚糖分子量太小，制備的溶液的粘度不夠大，不利于形成球形，因此本發明優選的殼聚糖的分子量大于2×10⁶，脫乙酰度大于90%。

為了形成小球，步驟3）中，氯化鈣與海藻酸鈉的投料質量比為1︰0.5～0.67；殼聚糖與氫氧化鈉的投料質量比1︰1～4。

水洗次數為3～4次，每次2?h～3h，洗滌用去離子水的溫度為30～60℃。其目的是洗滌小球中的NaOH、和多余的CaCl₂等。

醇洗是將殼聚糖-海藻酸鈉復合小球置于無水乙醇浸泡3～4次，每次2～3h，目的是將水洗后的水替換為乙醇，便于結構鞏固。正硅酸四乙酯的乙醇溶液浸泡反應的溫度為30～60℃，反應時間為12～48h。以鞏固結構，增強骨架強度，將SiO₂進行復合。

正己烷浸泡為：在30～45℃的正己烷中浸泡3～5次，每次3～4h。可交換出未反應的正硅酸乙酯和乙醇，降低常壓干燥時的表面張力，使吸附劑保持良好的多孔結構。

由于干燥溫度過高會造成有機物低溫炭化或消除，達不到很好的吸附能力，所以本發明于10～40℃環境溫度下干燥，采用降低干燥速度的方式，以防止結構坍塌。

另外，由于其它的孔徑在制備過程中不利于成型小球，或者顆粒過小，不便于利用。所以本發明滴加第一混合體系用的針頭孔直徑優選0.7mm。

????附圖說明

圖1為實施例1所制備殼聚糖-海藻酸鈉-氧化硅復合型氣凝膠小球的數碼照片。

圖2、3分別為實施例1所制備殼聚糖-海藻酸鈉-氧化硅復合型氣凝膠小球的透射電鏡照片。

圖4、5分別為實施例1所制備殼聚糖-海藻酸鈉-氧化硅復合型氣凝膠小球的掃描電鏡照片。

圖6為實施例1所制備殼聚糖-海藻酸鈉-氧化硅復合型氣凝膠小球的能譜圖。

圖7為實施例1所制備殼聚糖-海藻酸鈉-氧化硅復合型氣凝膠小球對羅丹明B的吸附的吸附穿透曲線。

具體實施方式

實施例1