[發(fā)明專利]將聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極應(yīng)用于重金屬離子吸附的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610256803.2
• 申請(qǐng)日: 2016-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN105692812B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛娟琴;代繼哲;張健;趙春霞;張玉潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/461
• 分類號(hào): C02F1/461;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61215
• 代理人: 段俊濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于重金屬離子的吸附處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種將聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極應(yīng)用于重金屬離子吸附的方法。

背景技術(shù)

重金屬因具有良好的物理性質(zhì)，在社會(huì)生產(chǎn)、生活中得到廣泛的應(yīng)用。但是，重金屬同樣帶來了嚴(yán)重的污染問題。重金屬污染物具有的顯著特征是：來源廣泛、易累積、殘留時(shí)間較長(zhǎng)、難以被生物降解。重金屬離子進(jìn)入環(huán)境后不僅對(duì)水生生物構(gòu)成威脅，而且往往參與食物鏈，能富集到較高濃度，并最終危害到人類的健康。因此，如何科學(xué)有效的處理重金屬離子已成為人們研究的熱點(diǎn)之一。

電容法去離子技術(shù)(CDI)是利用電極充/放電時(shí)的靜電作用對(duì)溶液中的陰/陽(yáng)離子進(jìn)行吸/脫附，來實(shí)現(xiàn)離子的去除。現(xiàn)階段，CDI技術(shù)多用于海水淡化方面。CDI的核心部件是性能優(yōu)良的電極材料，主要包括碳材料、過渡金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物三類。其中，研究較多的導(dǎo)電聚合物除了具有本身的高分子特性之外，還兼具了因摻雜而帶來的半導(dǎo)體或?qū)w的特性。

目前，處理重金屬?gòu)U水常用的方法有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、吸附法、離子交換法、生物處理法、電滲析等。其中，吸附法因取材容易，成本低廉，去除效果好而受到廣泛使用。但是，對(duì)于脫附過程(以酸脫附為例)，要消耗掉大量酸溶液，這就造成吸附劑再生成本的提高。

本發(fā)明所使用的聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極已通過之前的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枺?01610008198.7)制備得到。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種將聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極應(yīng)用于重金屬離子吸附的方法，同時(shí)提供了聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極材料的再生方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種將聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極應(yīng)用于重金屬離子吸附的方法，將連接電源負(fù)極的聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極和連接電源正極的對(duì)電極置入待吸附的溶液中，接通電源，攪拌溶液，開始吸附過程。

所述電源為直流電源，所述對(duì)電極為石墨電極，作為陽(yáng)極。

所述聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極通過如下方式制備：

(1)稱取一定量的殼聚糖均勻分散到乙酸溶液中，攪拌，加入摻雜劑，反應(yīng)一定時(shí)間后，將溶液pH調(diào)至4；

(2)向步驟(1)所得溶液中逐滴加入FeCl₃溶液，反應(yīng)一定時(shí)間后，緩慢加入吡咯，之后將混合溶液定容、攪拌、靜置；

(3)將步驟(2)所得溶液調(diào)至中性，攪拌、真空抽濾、水洗濾餅，并置于真空干燥箱中干燥至膏狀，得到復(fù)合材料，收集備用；

(4)稱取一定量步驟(3)所得的復(fù)合材料于研缽中研磨，加入少量活性炭繼續(xù)研磨至物料混合均勻；

(5)將步驟(4)中所得的混合材料填裝到恒溫模具中，將模具置于臺(tái)式粉末壓樣機(jī)上，熱壓成型，冷卻、脫模；

(6)將熱壓成型的復(fù)合材料在常溫下干燥、恒重、打磨，獲得聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極。

所述步驟(1)中殼聚糖的質(zhì)量為1.0g，脫乙酰度為80.0-95.0％，乙酸溶液的體積為100mL、質(zhì)量濃度為2％，摻雜劑為十二烷基苯磺酸鈉，其濃度為0.1mol·L^-1、體積為80mL；步驟(1)中調(diào)節(jié)pH所用試劑為HCl溶液，其濃度為1mol·L^-1；步驟(1)中攪拌方式為采用磁力攪拌器攪拌，反應(yīng)時(shí)間為20min；步驟(2)中FeCl₃溶液的濃度為0.5mol·L^-1、體積為24mL，吡咯的體積為700μL，定容體積為250mL；步驟(2)中反應(yīng)時(shí)間為30min，磁力攪拌的時(shí)間為2h，靜置的時(shí)間為22h；步驟(3)中調(diào)節(jié)pH所用試劑為NaOH溶液，其濃度為1mol·L^-1，攪拌時(shí)間為30min；步驟(4)中按照復(fù)合材料：活性炭＝19:1的質(zhì)量比加入活性炭，復(fù)合材料與活性炭的質(zhì)量共3g；步驟(5)中模具溫度為150℃，加入混合材料后為保持溫度恒定，繼續(xù)恒溫5min，熱壓壓力為10MPa，熱壓溫度為150℃，熱壓時(shí)間為30min。

所述聚吡咯/殼聚糖復(fù)合電極和對(duì)電極正對(duì)設(shè)置，正對(duì)面積為3.14cm²，間距5cm。

所述待吸附的溶液設(shè)置于吸附槽中，吸附槽為有機(jī)玻璃容器，所述攪拌通過攪拌裝置完成，攪拌裝置為磁力攪拌器，吸附槽置于磁力攪拌器上。