[發明專利]一種磁性柿單寧復合吸附材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610223056.2
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN105727907B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 王仲民;梁海軍;李曉娟;蔣文斌;吳興賢;鄧健秋;周懷營;李桂銀;周治德
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C11B3/10
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 羅玉榮

一種磁性柿單寧復合吸附材料及其制備方法，該材料以柿單寧為吸附主功能組元，納米Fe₃O₄粒子為磁性功能組元，殼聚糖、石墨烯等材料可選做吸附組元和磁性組元的負載（或交聯）基體。利用反相懸浮法實現基體材料表面負載磁性納米粒子；利用交聯反應實現柿單寧在基體材料上的固化。石墨烯等材料與柿單寧材料復合使用對其吸附性能具有明顯的協同增進作用；該材料對重金屬離子具有很好的吸附能力，所具有的順磁特性可應用于流體管道死角滯留、復雜形狀容器等特殊條件下的重金屬離子的去除。該材料具有穩定性強、耐環境能力強、產率高、成本低、吸附容量極高、易于分離回收、無二次污染等特點。

技術領域

本發明涉及吸附材料領域，具體為一種綠色高效的磁性柿單寧吸附材料及其制備方法。

背景技術

柿單寧具有來源廣泛易采集，單寧相對含量高，所含單寧酚羥基比例較大，對于金屬離子的回收具有及其明顯的效果。Sakaguchi等采用柿單寧吸附、回收鈾(U)和釷(Th)的研究結果，發現固化柿單寧對釷(Th)的吸附效率很高，18.4 mg吸附劑可在1 h內吸附100mL 9.3 mg/L的釷(Th)，且吸附的鈾(U)和釷(Th)均易被稀鹽酸和稀硫酸解吸。AkiraNakajima等利用固化柿單寧吸附、回收鈾精煉廢水中的鈾(U)，發現鈾(U)的質量濃度在1～50 mg/L范圍內均能被100%吸附；0.1mol/L的鹽酸能比較完全地將吸附的鈾(U)解吸，且解吸不會造成吸附劑的吸附能力下降。利用固化柿子單寧材料進行銦提取過程中銦/鐵分離的技術研究，其選擇性分離效果明顯，同樣利用柿子單寧材料開展吸附貴重金屬離子的研究，其中銀的吸附量達到320 mg/g，金的吸附量達到2374mg/g，鉛的吸附量為186mg/g，鉻的吸附量為49.01mg/g，鎘的吸附量為143mg/g。但是此前的研究僅限于對于單寧材料的簡單提取測試，沒有針對性的深加工，停留在原始發現測試階段，有必要進行更深層次的研究。進一步的研究表明，柿子單寧吸附材料在重金屬廢水處理、重金屬污染土壤治理、有價稀貴金屬回收等領域應用前景廣闊。

生物質吸附材料具有來源豐富、處理成本低、無毒、無二次污染等優點而備受關注，但其分離回收難一直制約其應用。磁誘導分離是一種有效的固液分離方法，在外加磁場作用下，固液相的分離簡單易行，省去離心過濾等耗能耗時工序環節，因此具有磁效應的磁性吸附劑可以克服固液分離的難題。同時，實際工業生產中存在一些形狀特殊、難以觸及的一些工件區域，如流體管道彎角、特殊形狀反應器（容器）、核反應倉等，往往難以采用常規方法進行清洗和處置，而帶有磁性的高效吸附劑可以在外部磁場的牽引控制下實現這些場所的清洗和污染重金屬離子的去除。因此，開發具有磁效應、高吸附量、高穩定性的吸附劑材料，具有廣闊的應用領域和市場推廣價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種綠色高效的磁性柿單寧復合吸附材料及其制備方法，該材料對重金屬離子具有很好的吸附能力，材料具有的磁效應可保證吸附材料與處置的水性溶液的有效分離，該特性對流體管道死角滯留、復雜形狀容器、核反應倉等特殊環境下的重金屬離子的去除（或富集）提供了有效手段。

該材料是一多組元有機復合的材料體系，包括吸附功能組元、磁效應組元和負載基體組元。本發明采用反相（W/O）懸浮法制備磁性柿單寧吸附材料。

該吸附劑制備方法包括如下步驟：

（1）將一定量的基體材料按10～15g/L的濃度溶于相應的溶劑制成溶液A，將單寧按30～50g/L的濃度溶于去離子水制成溶液B，然后將溶液Ａ和溶液Ｂ混合，基體材料溶液溶液與柿子單寧溶液混合，并加入磁性納米粒子超聲分散均勻制成水相體系；

（2）環己烷和正己醇按體積比為11:5～11:7的比例或者直接使用石蠟油配成油相體系；

（3）將油相體系和水相體系按11:4～17:4的比例混合，同時加入醛類或酰胺類交聯劑溶液和一定量分散劑聚丙烯酸，劇烈攪拌制成反相（W/O）懸浮分散體系。在一定溫度下經交聯固化反應3～8h即得柿單寧磁性吸附材料的懸浮液；