[發(fā)明專利]用于除銻的殼聚糖/醋酸纖維素/鐵復(fù)合吸附劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710299890.4
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107042094B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白仁碧;楊晶晶;陳慧;李志萍
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發(fā)明提供一種用于吸附除銻的殼聚糖/醋酸纖維素/鐵復(fù)合吸附劑的制備方法，該吸附劑由殼聚糖、醋酸纖維素及鐵氧化物復(fù)合而成，其通過制備具有多孔結(jié)構(gòu)的醋酸纖維素骨架，以殼聚糖豐富的官能團(tuán)為功能基團(tuán)，以鐵氧化物作為吸附劑的活性組分，從而解決了鐵氧化物直接吸附時水頭損失大、難分離、殼聚糖穩(wěn)定性差，以及比表面積小等缺點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境功能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于處理水中銻的復(fù)合吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)

銻是一種兩性稀有金屬，中國是世界上銻儲量最高的國家，供應(yīng)全球約84％的需求量。環(huán)境中銻主要來源于銻礦區(qū)及特殊的含銻量偏高的地質(zhì)帶。

銻對人體和生物具有慢性毒性和致癌性，在天然水或土壤中銻多以+3價和+5價的含氧酸鹽形態(tài)存在，其中三價銻的毒性比五價銻高10倍。在銻礦區(qū)采礦產(chǎn)生的廢水、廢渣，或者對含銻燃料進(jìn)行燃燒，使用含銻的阻燃劑、催化劑及穩(wěn)定劑等都會造成銻污染。因此，有必要對廢水或天然水體中的銻污染進(jìn)行處理。

目前用于處理水體銻污染的技術(shù)包括：(1)化學(xué)沉淀法，在合適的pH下投加鐵鹽、石灰水和硫化物等，比如飲用水中銻污染應(yīng)急處理時采用鐵鹽混凝沉淀。這種方法簡單方便，但是容易產(chǎn)生大量的含銻沉泥，屬于危險廢棄物，易增加處理成本，且易帶來二次污染；(2)電化學(xué)法，通過微電解使水中的銻轉(zhuǎn)化為銻單質(zhì)并被截留，如鐵碳微電解，高純度銅鋅合金介質(zhì)，這種方法更適用于呈酸性的廢水，缺點是不具備選擇性，水中其它物質(zhì)會競爭反應(yīng)，且電解材料需定期更換；(3)離子交換法，以離子交換樹脂為交換劑，缺點是成本較高，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用；(4)吸附法，吸附劑主要包括針鐵礦、赤鐵礦、二氧化硅、氧化鋁、蒙脫石等無機(jī)礦物、活性炭和有機(jī)吸附劑，這種方法是通過物理吸附、化學(xué)吸附、離子交換等作用將水中的銻固定在吸附劑表面，適應(yīng)性強(qiáng)、易操作；缺點是大部分吸附劑因成本高、吸附容量小、吸附速率低、再生困難等原因，僅停留在實驗室研究階段，而未進(jìn)行工程推廣應(yīng)用。因此，開發(fā)大吸附容量、高吸附速率、易再生、廉價易得的吸附劑成為吸附法除銻的主要方向和難點問題。

水合鐵氧化物具有較高的比表面積和較大的表面羥基密度，對水中銻具有選擇性吸附性能。但是直接采用粉末態(tài)鐵氧化物吸附床時產(chǎn)生極大的水頭損失，導(dǎo)致系統(tǒng)無法穩(wěn)定運行。將鐵氧化物負(fù)載于大顆粒載體上是解決其連續(xù)運行的有效方式。

殼聚糖是甲殼素脫乙酰基化的產(chǎn)物，是一種性能優(yōu)異的天然高分子化合物，其分子鏈中含有大量的羥基和伯胺基，能夠絡(luò)合去除水中的重金屬離子。但是，殼聚糖對重金屬的含氧酸鹽的吸附能力較差，且具有易溶于酸性溶液、穩(wěn)定性差、不易從水中分離等缺點。將鐵氧化物負(fù)載于殼聚糖上可以解決上述問題，專利(ZL200910017171.7)公開了一種殼聚糖-氧化鐵復(fù)合吸附劑除砷的材料，解決了殼聚糖pH穩(wěn)定性差、對含氧酸鹽吸附量小、分離難的問題，但是該材料直接制得的殼聚糖水凝膠總孔體積較少，凝膠內(nèi)部的殼聚糖和鐵氧化物很難發(fā)揮作用，且通過戊二醛交聯(lián)后，殼聚糖部分官能團(tuán)失活，不利于對水中重金屬含氧酸鹽的吸附去除。專利(CN201310538561.2)公開了一種鐵/殼聚糖/聚氧化乙烯納米纖維膜，該納米生物吸附材料對砷選擇性強(qiáng)、吸附容量大且耐酸堿性強(qiáng)，其采用高壓靜電紡絲技術(shù)將含有聚氧化乙烯和鐵離子的殼聚糖溶液制備成具有高比表面積的納米纖維膜，使殼聚糖表面官能團(tuán)得到充分暴露，其中聚氧化乙烯主要用來改善殼聚糖的可電紡性能，但是這種制備方法能耗大，納米纖維膜尺寸小，限制了其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于吸附除銻的吸附劑的制備方法，該吸附劑由殼聚糖、醋酸纖維素及鐵氧化物復(fù)合而成，其通過制備具有多孔結(jié)構(gòu)的醋酸纖維素骨架，以殼聚糖豐富的官能團(tuán)為功能基團(tuán)，以鐵氧化物作為吸附劑的活性組分，從而解決了鐵氧化物直接吸附時水頭損失大、難分離、低濃度銻傳質(zhì)速率差以及殼聚糖穩(wěn)定性差、比表面積小等問題。

本發(fā)明還有一個目的在于通過加入添加劑以提高制得的復(fù)合吸附劑的除銻吸附率。