[發(fā)明專利]一種氧化還原響應性金屬凝膠與殼聚糖復合磁性微球、制備方法及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410608630.7
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104353428A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉會洲;孫西同;楊良嶸
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/28;C02F1/70;C02F1/72;C02F101/22
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

技術領域

本發(fā)明涉及一種氧化還原響應性Cu(I)金屬凝膠與殼聚糖復合磁性微球(Fe₃O₄SiO₂Gel-Chitosan)、制備方法及其應用，具體涉及一種對六價鉻酸性廢水具有優(yōu)良的還原解毒性和吸附脫除性的耐酸性磁性金屬凝膠與殼聚糖復合材料、制備方法及其應用，屬于水處理領域。

背景技術

鉻是一種重要的化工原料，目前在電鍍、鉻鹽工業(yè)、金屬冶煉、皮革鞣制和顏料等行業(yè)得到了廣泛的應用。但由此產(chǎn)生的大量含鉻廢水給人類和環(huán)境帶來了極大的危害。鉻在水體中主要以Cr(III)和Cr(VI)兩種形式存在，其中Cr(VI)劇毒致癌，其毒性是Cr(III)的100倍，屬于一類污染物，國家規(guī)定Cr(VI)的排放標準僅為0.5mg/L，飲用水中Cr(VI)的含量小于0.05mg/L，對其處理具有重要的意義。

目前應用于處理Cr(VI)廢水的方法主要包括化學還原沉淀法、電化學法、膜分離法、萃取法及吸附法等。其中化學還原沉淀法與電化學法是目前應用比較廣泛的兩種方法，主要利用了Cr(VI)的強氧化性。化學還原沉淀法是通過向廢水中加入還原劑(亞硫酸鹽、二價鐵鹽、二氧化硫等)將劇毒的Cr(VI)還原成低毒的Cr(III)，然后再將廢水pH調(diào)至堿性使Cr(III)以Cr(OH)₃的形式沉淀脫除。但該方法需要耗費大量的還原劑，且生成的沉淀如果處理不當很容易引起二次污染。電化學法是利用鐵板作為陰陽極，當通電電解時陽極Fe失電子變成Fe²⁺離子進入溶液還原Cr(VI)成Cr(III)，同時陰極析氫會使溶液中氫氧根含量增加，pH升高，這樣不需外加堿就可以使Cr(III)沉淀去除。但該方法需要耗費大量的鐵板，且設備費用和操作費用都比較高。綜上所述，化學還原沉淀法和電化學法是以損耗還原劑為代價實現(xiàn)脫除Cr(VI)的方法，還原劑被氧化后不能回歸其還原態(tài)。

吸附法由于具有工藝簡單、操作簡便、成本較低、金屬離子容易回收、吸附劑可以循環(huán)再生使用等優(yōu)點，已經(jīng)在廢水處理過程中被廣泛應用。同時隨著磁性分離技術的發(fā)展，磁性吸附劑在Cr(VI)廢水處理方面展現(xiàn)出良好的應用前景。但Cr(VI)具有強氧化性，當吸附劑與Cr(VI)廢水長期共存時，會引起其功能基團氧化，從而使吸附劑中毒，吸附能力下降。

因此制備一種表面修飾氧化還原可逆性基團的磁性吸附劑具有十分重要的意義。這類吸附劑不僅可以方便快速地回收金屬離子，而且可以在吸附過程中實現(xiàn)Cr(VI)的還原解毒，同時希望所制備的吸附劑具有較高的吸附還原能力與可再生性。

目前，采用氧化還原響應性Cu(I)金屬凝膠與殼聚糖復合磁性微球的制備還未見報道，其可作為一種新型的吸附劑用于還原吸附處理Cr(VI)廢水。

發(fā)明內(nèi)容

針對已有技術的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良的氧化還原響應性、耐酸性以及吸附性能的磁性吸附劑、制備方法及其在處理含Cr(VI)廢水中的應用。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：

一種氧化還原響應性Cu(I)金屬凝膠與殼聚糖復合磁性微球Fe₃O₄SiO₂Gel-Chitosan的制備方法，包括以下步驟：

(1)Cu(I)-2-巰基苯并咪唑(Cu(I)-2-MBIm)凝膠粉的制備

(2)單包覆磁性SiO₂納米顆粒的制備；

(3)乳液交聯(lián)法制備Cu(I)-2-MBIm與殼聚糖磁性復合微球，即，氧化還原響應性Cu(I)金屬凝膠與殼聚糖復合磁性微球Fe₃O₄SiO₂Gel-Chitosan。

優(yōu)選地，步驟(1)中，Cu(I)-2-巰基苯并咪唑(Cu(I)-2-MBIm)凝膠粉的制備方法為：

將CuCl₂或CuBr₂溶液在600～1200r/min攪拌條件下逐滴加入到等體積的2-MBIm溶液中，產(chǎn)物經(jīng)過濾后洗滌，干燥，得到Cu(I)-2-巰基苯并咪唑(Cu(I)-2-MBIm)凝膠粉。

優(yōu)選地，所述CuCl₂或CuBr₂溶液的濃度為0.01～1mol/L，例如0.05mol/L、00.1mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L、0.6mol/L或0.8mol/L。