[發(fā)明專利]一種吸附重金屬的貝殼粉殼聚糖復(fù)合微球及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711182044.0
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107952416B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉艷萍;劉先勇;陳慶國;李世杰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江海洋大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發(fā)明公開了一種吸附重金屬的貝殼粉殼聚糖復(fù)合微球及其制備方法，復(fù)合微球中殼聚糖粉末和貝殼粉的重量比為1:0.3?0.45。其制備方法為：將貝殼用酸浸泡，洗凈，烘干，煅燒，研磨得粗貝殼粉；粉碎得納米貝殼粉；將殼聚糖粉末和貝殼粉液滴成型，交聯(lián)改性，清洗干凈，烘干得復(fù)合微球；將復(fù)合微球加入到含硫脲及環(huán)氧氯丙烷溶液中，反應(yīng)得復(fù)合微球產(chǎn)品。本發(fā)明復(fù)合微球綜合了貝殼粉和殼聚糖的優(yōu)勢，貝殼粉的加入不僅增加殼聚糖載體的機械穩(wěn)定性，而且可以提高載體與過渡金屬的絡(luò)合能力，可實現(xiàn)重金屬的回收再利用；本發(fā)明制備方法制備的微球具有高單分散性，微球粒徑大小、形貌、粒徑和組分均可控，粒徑均勻，機械強度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種吸附重金屬的貝殼粉殼聚糖復(fù)合微球及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，礦冶、機械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬廢水（含有鉻、鎘、銅、汞、鎳、鋅等重金屬離子）是對水體污染最嚴(yán)重和對人類危害最大的工業(yè)廢水之一。廢水中的重金屬是各種常用水處理方法不能分解破壞的，而只能轉(zhuǎn)移它們的存在位置和轉(zhuǎn)變它們的物理化學(xué)狀態(tài)。因此，重金屬廢水應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)生地點就地處理，不同其他廢水混合。如果用含有重金屬離子的污泥和廢水作為肥料和灌溉農(nóng)田，會使土壤受污染，造成農(nóng)作物中及進入水體后造成水生生物中重金屬離子的富集，通過食物鏈對人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害。20世紀(jì)60年代震驚世界的日本公害病-水俁病和痛痛病，就是分別由含汞廢水和含鎘廢水污染水體造成的。處理重金屬離子廢水的技術(shù)目前有有化學(xué)沉淀法、電化學(xué)法、吸附法和膜分離法等；還有一些新的技術(shù)如納米技術(shù)、光催化法、新型介孔材料和基因處理技術(shù)等。其中利用綠色環(huán)保、價格低廉的天然吸附劑治理廢水中重金屬污染近年來更是受到普遍關(guān)注。

隨著人們對于貝類軟體部分的開發(fā)，造成大量的廢棄貝殼資源，這些貝殼被大量堆積起來，未能得到有效的利用，貝殼上殘余的軟體組織發(fā)生腐敗變質(zhì)從而產(chǎn)生一系列有毒有害的物質(zhì)，從而對環(huán)境造成不可避免的傷害，將貝殼粉加以利用，有利于治理日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。貝殼粉的主要成分為碳酸鈣，含少量氧化鈣、氫氧化鈣等鈣化物，其本身又為多孔纖維狀雙螺旋體結(jié)構(gòu)，高強度，多孔性，貽貝貝殼微納米骨架結(jié)構(gòu)具有多孔性，尺寸可控制在100納米到5微米之間，貝殼粉自身對重金屬就具有良好的吸附效果。此外，微納米尺寸通常顯示比正常尺寸相同的材料有更高的反應(yīng)活性和吸附能力，納米技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域中。但是，對于納米貝殼粉復(fù)合材料在污水處理方面的研究還很少。

殼聚糖是甲殼素部分脫乙酰后的產(chǎn)物，憑借其豐富的官能團組成、生物相容性、生物可降解性和無毒性，殼聚糖對許多物質(zhì)具有螯合吸附作用，其分子中的氨基和與氨基相臨的羥基與許多金屬離子（如Hg²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、pb²⁺、CA²⁺、Ag⁺等）能形成穩(wěn)定的螯合物，用于治理重金屬廢水、凈化自來水及在濕法冶金中分離金屬離子等。日本是最早利用殼聚糖治理廢水的國家，每年用量達500噸；美國環(huán)保局也已批準(zhǔn)將殼聚糖用于飲用水的純化。此外，殼聚糖能通過絡(luò)合及離子交換的作用，對染料、蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、酶、鹵素等進行吸附，用于染料廢水、印染廢水、食品工業(yè)廢水的處理，從而凈化環(huán)境，保護人類健康。然而，殼聚糖的比重和機械強度較低，并且對酸堿不穩(wěn)定，這些不足之處限制了其應(yīng)用的推廣。為改善殼聚糖的使用性能，可將其固定在無機物上制備有機無機復(fù)合吸附劑。貝殼是一類有機無機復(fù)合的生物礦化材料，其組成中碳酸鈣約占95%，其余5%是蛋白質(zhì)和多糖等有機質(zhì)，這種特殊結(jié)構(gòu)使貝殼粉體天生具有較好的有機親和性。利用貝殼粉自身在水中的沉水性能，吸附去除重金屬的貝殼粉殼聚糖復(fù)合微納米球通過沉淀過濾能夠很好的從水中分離，回收。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種吸附重金屬的貝殼粉殼聚糖復(fù)合微球，該復(fù)合微球具有較高的吸附容量和更快的吸附速率，吸附重金屬的能力強，具有抗菌性，可重復(fù)利用性強，在經(jīng)歷6次吸附-脫附循環(huán)后依然表現(xiàn)出較強的吸附能力。