[發(fā)明專利]一種角蛋白重金屬吸附劑及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710043541.6
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106799212A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 由永峰
• 申請（專利權(quán)）人: 由永峰
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所42113
• 代理人: 孔敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種角蛋白重金屬吸附劑及其制備方法。

背景技術(shù)

工業(yè)生產(chǎn)中重金屬(特別是鉛和鎘)的排放嚴重污染環(huán)境和危及人體健康。吸附法是處理重金屬污染廢水的一種理想方法，但目前使用的或文獻中報道的重金屬吸附劑(比如活性炭、樹脂、納米材料吸附劑、生物質(zhì)吸附劑、農(nóng)業(yè)廢料廉價吸附劑、無機廉價吸附劑等)都存在各種各樣的缺點，例如價格高、吸附量低、使用不方便，或難以降解等。因此，市場上急需新型的吸附劑用來處理重金屬污染廢水。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種角蛋白重金屬吸附劑及其制備方法，由其方法制備的重金屬吸附劑具有一定選擇性(只吸附重金屬)，而且吸附效率高、價格低廉、操作簡便、所需條件溫和、不產(chǎn)生二次污染。

一種角蛋白重金屬吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、將角蛋白原材料清洗、打碎；

步驟二、對準備好的角蛋白材料進行氧化反應(yīng)：取角蛋白原材料，置于氧化劑水溶液中進行氧化反應(yīng)。氧化劑為過硫酸氫鉀復合鹽(別名：卡盧酸鉀，英文名：potassium peroxymonosulfate，分子式：2KHSO₅.KHSO₄.K₂SO₄)或過硫酸氫鈉復合鹽(英文名：sodium peroxymonosulfate)；

步驟三、對氧化后的角蛋白材料進行還原反應(yīng)：取氧化后的角蛋白材料，置于含有還原劑的水溶液中進行還原反應(yīng)，還原劑為亞硫酸鈉、偏亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀、偏亞硫酸鉀、亞硫酸氫鉀中的一種，將所得角蛋白材料經(jīng)過干燥，即得到所述角蛋白重金屬吸附劑。

進一步的，所述角蛋白原材料為動物毛發(fā)、人的頭發(fā)、動物羽毛、動物蹄、動物角中的一種或其混合。

進一步的，所述動物毛發(fā)為羊毛、牛毛、豬毛或兔毛，所述動物羽毛為雞毛、鴨毛、或鵝毛。

進一步的，步驟二中氧化反應(yīng)溫度為10℃-50℃，時間為5分鐘-120分鐘。

進一步的，步驟二中氧化劑水溶液的質(zhì)量是角蛋白材料質(zhì)量的20-50倍，氧化劑的質(zhì)量是角蛋白材料質(zhì)量的2％-20％。進一步的，步驟三中還原反應(yīng)溫度為10℃-50℃，時間為5分鐘-120分鐘。

進一步的，步驟三中還原劑水溶液的質(zhì)量是初始角蛋白原材料質(zhì)量的20-50倍，還原劑的質(zhì)量是角蛋白原材料質(zhì)量的10％-100％。

進一步的，步驟二中氧化劑水溶液中含有體積濃度為0.05-0.2％的非離子型表面活性劑，用于充分濕潤角蛋白原材料。

進一步的，步驟三中還原劑水溶液預先用稀硫酸調(diào)節(jié)至pH8.0-8.5。

進一步的，步驟三中在室溫至100℃下將所得角蛋白材料進行干燥。

進一步的，步驟一中角蛋白原材料經(jīng)過清洗、打碎處理后，再打碎或打成粉末，制成無紡布或布料，或添加有機或無機材料制成復合材料。

一種如上所述方法制備的角蛋白重金屬吸附劑。

本發(fā)明中氧化和還原反應(yīng)改性后的角蛋白重金屬吸附劑含有大量的硫代硫酸鹽(英文名thiosulfate，R-S-SO₃Na或者R-S-SO₃K)功能基團，這些基團在重金屬吸附中起著關(guān)鍵作用，其對重金屬離子(鉛，汞，鎘，鉻，銅，鋅，砷，金，銀，鉑，鈾等)有吸附能力，可以作為廉價的高效的重金屬吸附劑，可以在批量處理過程(batch process)下使用，吸附廢水中的重金屬，也可以置于吸附柱或吸附塔中，在連續(xù)過程(continuous process)條件下使用，吸附廢水中的重金屬。

本發(fā)明改性后的角蛋白重金屬吸附劑具有如下優(yōu)良特征：

(1)廢棄角蛋白原材料來源廣泛而且價格低廉；(2)吸附劑制備過程易于放大，并且基本不產(chǎn)生二次污染；(3)吸附劑產(chǎn)品價格低廉；(4)吸附劑可以生物降解，降低固體垃圾；(5)吸附劑(特別是動物毛發(fā)和動物羽毛)通透性好，表面積大，適合做成吸附塔(柱)；(6)吸附劑有選擇性地吸附重金屬離子(鉛，鎘等)，水中的一價金屬離子、二價輕金屬離子或其他雜質(zhì)對重金屬(鉛等)吸附?jīng)]有什么干擾；(7)吸附強度大，吸附量高，對鉛的吸附量可達到80mg/g；(8)適用條件寬廣：吸附時pH范圍廣(微酸性及堿性均可)，溫度范圍廣，能承受水中大量的鹽分。