[發明專利]一種吸附鉛離子的海藻酸鈉/羧基化納晶纖維素水凝膠微球

有效

• 申請號: 201710858703.1
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN108014760B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 馬劍茵
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明公開了一種吸附鉛離子的海藻酸鈉/羧基化納晶纖維素水凝膠微球，其組成及其重量份為：海藻酸鈉5?8份、羧基化納晶纖維素6?8份、二乙烯基砜0.5?0.52份、蒸餾水150?180份、0.1?0.2mol/L的氯化鈣溶液30?40份。有益效果為：本發明方法中所用的原材料海藻酸鈉與微晶纖維素均為天然存在的材料，無毒無害并且對環境友好，將其用于凈水劑實現了物料的升值與全效利用；制備的水凝膠微球均一性好，粒徑均勻，無毒副作用，水凝膠微球具有較大的比表面積與孔隙度，對鉛離子等重金屬離子具有較高的吸附能力，可以作為一種安全、高效的鉛離子吸附劑，具有廣闊的工業應用前景。

技術領域

本發明涉及重金屬離子吸附劑的制備領域，尤其是涉及一種吸附鉛離子的海藻酸鈉/羧基化納晶纖維素水凝膠微球。

技術背景

海藻酸鈉是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取碘和甘露醇之后的副產物，其分子由β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古洛糖醛酸（G）按（1→4）鍵連接而成。海藻酸鈉含有大量的-COO-，在水溶液中可表現出聚陰離子行為，具有一定的黏附性，可用作治療黏膜組織的藥物載體。在酸性條件下，-COO-轉變成-COOH，電離度降低，海藻酸鈉的親水性降低，分子鏈收縮，pH值增加時，-COOH基團不斷地解離，海藻酸鈉的親水性增加，分子鏈伸展，因此，海藻酸鈉具有明顯的pH敏感性。海藻酸鈉可以在極其溫和的條件下快速形成凝膠，當有Ca2+、Sr2+等陽離子存在時，G單元上的Na+與二價陽離子發生離子交換反應，G單元堆積形成交聯網絡結構，從而形成水凝膠。納晶纖維素作為一種天然的高分子材料，面積和體積的比率比較高，機械性能強、扯斷強度較高、抵抗形變能力的物理量高等特性，并且作為添加劑，不會影響其他材料的性能。

鉛是自然界分布很廣的元素，含鉛廢水對人體健康和動植物生長都有嚴重危害。如每日攝取鉛量超過0.3mg-1.0mg，就可在人體內積累，引起貧血、神經炎等。工業廢水中的重金屬鉛作為一類污染物，國家排放標準中明確規定鉛的排放標準為1.0mg/L。含鉛廢水來自電池車間、選礦廠、石油化工廠等。電池車間是含鉛廢水的重要來源。目前國內外重金屬廢水處理方法有化學法、物理法、生物法等，采用物理法和生物法處理成本高，很難達到排放標準還易造成二次污染并且對反應條件要求比較高。因此發展新型、高效的鉛離子吸附絮凝物質就變得尤為重要與迫切。

關于吸附鉛離子的技術有很多方法，現有技術如授權公眾號為

CN 104437389 B的中國發明專利，公開了一種處理含鉛廢水吸附劑的制備方法及應用，該發明方法對磷石膏進行預處理，然后采用十二烷基苯磺酸鈉對預處理后的磷石膏進行改性，然后進行超聲處理制備鉛離子吸附劑，該吸附劑具有制備簡單、穩定性好的優點，但是其改性劑十二烷基苯磺酸鈉具有微弱毒性，易對水體造成毒副殘留，其原材料磷石膏本身還有重金屬離子及放射性物質，對人體與環境有害，該發明方法中的吸附劑為粉末狀，無法對吸附劑進行洗脫后重復利用，因此其利用率較低。

發明內容

本方法的目的在于提供一種吸附鉛離子的海藻酸鈉/羧基化納晶纖維素水凝膠微球，具有吸附速度快、吸附量高的優點，而且球狀微粒材料易于從重金屬污水溶液中分離，鉛離子解析后的水凝膠微球可以重復使用。

本發明針對背景技術中提到的問題，采取的技術方案為：一種吸附鉛離子的海藻酸鈉/羧基化納晶纖維素水凝膠微球，其組成及其重量份為：海藻酸鈉5-8份、羧基化納晶纖維素6-8份、二乙烯基砜0.5-0.52份、蒸餾水150-180份、0.1-0.2mol/L的氯化鈣溶液30-40份；海藻酸鈉-羧基化納晶纖維素微球不僅保留了羧基化納晶纖維素對重金屬鉛離子的吸附能力，還具有微球比較容易離散的特性，在反反復復利用過很多次之后，依舊維持了原先較為出色的吸收金屬二價鉛的能力，使得微球能夠循環使用，同時球狀微粒材料易于從重金屬污水溶液分離出來，從而降低了材料使用成本。

作為優選，一種吸附鉛離子的海藻酸鈉/羧基化納晶纖維素水凝膠微球的制備方法，包括：納晶纖維素的制備、改性、制備凝膠、凝膠的置換，具體包括以下步驟：