[發明專利]一種柚子皮活性炭-殼聚糖吸附劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201610127137.2
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105727895A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 汪美貞;賴柏民;李娜;殷峻;申屠佳麗;沈東升
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 黃平英

技術領域

本發明屬于印染廢水吸附劑制備的技術領域，具體設計一種柚子皮活性炭-殼聚糖吸附劑的制備方法及制得的吸附劑，用于印染廢水中染料的吸附和廢水脫色。

背景技術

近年來，印染行業不斷發展壯大，其廢水的排放量也隨年增長，據不完全統計,全國印染廢水排放量約為3×10⁶～4×10⁶m³/d，約占整個工業廢水的35％。印染廢水中使用了各類有機染料，傳統的生物化學方法對廢水色度降低的效果相對較差，使得色度指標的達標成為印染廢水總體達標的一個關鍵。

物理吸附法是一種印染工業上常用的廢水處理方法，脫色效果良好。

例如，公開號為CN101734745A的中國發明專利申請公開了凹凸棒土對印染廢水的吸附脫色方法，用印染廢水流過凹凸棒土過濾或將凹凸棒土投加于印染廢水中，凹凸棒土吸附印染廢水中的染料化合物，至使印染廢水得到較好的脫色效果。

除凹凸棒土之外，活性炭也被廣泛應用于各類廢水的吸附處理。然而，已有活性炭由于原材料費用高、再生性差等缺點，則較大的限制了其應用。

此外，現有的活性炭制備往往采用堿性活化及高溫碳化工藝。

例如，公開號為CN103318885A的中國發明專利申請公開了一種利用柚子皮制備活性炭的方法，將經風干的柚子皮切成小段，用KOH/NaOH混合溶液浸泡后，撈起晾干至無滴水，在密閉容器內加熱至800-1200℃炭化、冷卻到室溫后，用酸溶液浸泡、酸洗，取出瀝干后，再用去離子水漂洗、烘干，冷卻至室溫粉碎得活性炭。

堿性活化致使后續需要大量的酸用于中和增加了成本；且高溫碳化不僅使得活性炭原料進入灰化階段，致使得率少、比表面積小，而且高溫能耗亦極大地增加了制備成本。

綜上，采用廉價原料、優化活化條件、降低碳化溫度，是使活性炭有效用于印染廢水脫色的良好途徑。

發明內容

本發明提供一種柚子皮活性炭-殼聚糖吸附劑及其制備方法和應用，該制備方法簡單，成本低廉，環保無污染。所制吸附劑和傳統的活性炭吸附劑相比，具有吸附性能更好。

一種柚子皮活性炭-殼聚糖吸附劑，由柚子皮活性炭和殼聚糖耦合而成，殼聚糖與柚子皮活性炭的質量比為1:2～11，進一步優選為5～11。殼聚糖和活性炭混合，提高了殼聚糖的與溶液的接觸面積，提高了吸附的能力。

一種柚子皮活性炭-殼聚糖吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將柚子皮預處理后在100～110℃中烘干至恒重，粉碎后過100～200目篩得柚子皮粉末，將所得柚子皮粉末置于H₃PO₄溶液中活化2～4小時；

(2)將活化后的混合液過濾，截留粉末在300～500℃下、氮氣流中碳化8～12小時，得柚子皮活性炭；

(3)將步驟(2)所得活性炭用蒸餾水反復清洗至殘液pH值為6～8，在110～120℃下烘干10～12小時，得成品柚子皮活性炭；

(4)將成品柚子皮活性炭與殼聚糖溶液混合均勻，并調節混合溶液的pH值為8.5～9.5；待溶液凝結后調節混合溶液至中性，然后在100～110℃下恒溫干燥至恒重，得所述柚子皮活性炭-殼聚糖吸附劑。

本方法通過采用不同的活性炭碳化溫度和不同濃度的磷酸溶液活化，得到柚子皮活性炭最合適的碳化條件，不僅使得所制活性炭的成品率和成品比表面積大大提高，進而提升其吸附能力，而且采用較低的碳化溫度降低了能耗，進一步降低制作成本。同時，本方法使用了乙酰化度較低的殼聚糖，在不降低效果的同時，進一步降低了制作成本，大大提高了其工程應用潛力。

所述碳化溫度進一步優選為350～450℃，更進一步優選為380～420℃，最優選為400℃。在400℃左右碳化10小時得到的柚子皮活性炭，比表面積為1778m²/g,，柚子皮活性炭成品率為32.4％，印染廢水脫色率60％。步驟(3)中進一步優選為在120℃下烘干12小時，得成品柚子皮活性炭。

殼聚糖是一種天然高分子，甲殼素的脫乙基產物，廣泛存在于蝦蟹和昆蟲的外殼以及藻類的細胞壁中，價格低廉，獲取容易。殼聚糖不但具有良好的生物相容性、抗菌性等優點，而且它具有獨特的分子結構，對多種類型的染料具有很高的親和力。本發明通過將柚子皮活性炭和殼聚糖進行偶聯，大大提高了柚子皮活性炭的吸附能力。