[發明專利]一種改性磁性生物質炭吸附材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711223017.3
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107930596B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 趙曉棟;康蒙蒙;楊婕;黃文龍
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62;C02F101/20
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 龍洋

本發明涉及一種改性磁性生物質炭材料及其制備方法，屬于廢棄物資源化利用及重金屬污染水體的污染控制領域。該制備方法包括：a、利用原位生成法讓磁性納米顆粒在生物質炭的表面生長得到磁性生物質炭；b、將磁性生物質炭與殼聚糖?乙酸水溶液和鐵溶液混合，恒溫振蕩后調節pH至中性，得到改性磁性生物質炭吸附材料。該改性磁性生物質炭吸附材料以生物質炭為基體，基體上附著有磁性納米顆粒和磁鐵粉，磁性納米顆粒、磁鐵粉與生物質炭的質量比為1:(3?4):(3?4)，其不僅吸附能力強，而且還具有磁性分離能力，可快速有效的去除水中重金屬離子。

技術領域

本發明涉及一種吸附材料，尤其涉及一種用于重金屬離子吸附的改性磁性生物質炭材料及其制備方法，屬于廢棄物資源化利用及重金屬污染水體的污染控制領域。

背景技術

工業生產過程中排放大量的含鎘、銅等廢水，使得水中重金屬含量大量增加，而且，重金屬不易被降解，但卻能夠不斷的聚集，進入到人身體中，給人類健康帶來危害，嚴重威脅人類的生存。所以水污染防治中對于重金屬的去除成為研究的熱點之一。

生物質炭吸附法是一種成本較低的水污染處理方式。生物質含有特殊的結構構隙，表面附著著大量羧基與羥基等有機官能團，炭化后，保留了原來生物質良好的結構構隙，具有較大的比表面積、孔隙度和極強的吸附力，但是對于重金屬離子等，去除效果較差，吸附容量較低。如中國發明專利(公開號：CN104801280A)公開的負載殼聚糖磁性納米顆粒生物質炭吸附劑，中國發明專利(公開號：CN104258823A)公開的改性磁性生物炭吸附材料以及中國發明專利(公開號：CN106362690A)公開的磁性生物炭吸附材料。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的上述問題，提出了一種不僅吸附能力強，而且還具有磁性分離能力，可快速有效的去除水中重金屬離子的改性磁性生物質炭吸附材料的制備方法。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種改性磁性生物質炭吸附材料的制備方法，所述制備方法包括：

a、利用原位生成法讓磁性納米顆粒在生物質炭的表面生長得到磁性生物質炭；

b、將磁性生物質炭與殼聚糖-乙酸水溶液和鐵溶液混合，恒溫振蕩后調節pH至中性，得到改性磁性生物質炭吸附材料。

本發明利用原位生成法讓磁性納米顆粒在生物質炭表面生長，得到磁性生物質炭，再將生物質炭賦磁后，不僅具有生物質炭較強的吸附性能，還有磁性納米顆粒的磁性分離能力。另外，殼聚糖是一種適用的功能性材料，它的一個顯著特性是吸附能力，不僅可以吸附鎂、鉀，而且可以吸附鋅、鈣、汞和鈾。殼聚糖的吸附活性可以有選擇地發揮作用。將殼聚糖與賦磁后的磁性生物質炭進行反應，以殼聚糖為載體，先與鐵溶液反應生成殼聚糖鐵配合物，再與磁性生物炭反應，可以制得一種具有強吸附效果的改性磁性生物質炭吸附材料。

在上述的一種改性磁性生物質炭吸附材料的制備方法中，步驟a中所述的磁性納米顆粒為Fe₃O₄納米顆粒。Fe₃O₄本身具有磁性且磁性較強，故又被稱為磁性氧化鐵，是一種常用的磁性材料；其次，Fe₃O₄磁性納米顆粒穩定，具有很高的比表面積，且存在永久性的團聚作用，易生產。

在上述的一種改性磁性生物質炭吸附材料的制備方法中，所述的Fe₃O₄納米顆粒表面包裹有聚合物，所述聚合物為2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰膽堿。2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰膽堿(MPC)修飾的表面含有較多的自由水，在納米顆粒表面形成結合緊密的水合層，表現出良好的生物相容性和表面潤濕性，與生物質炭均勻混合可以充分改性生物質炭的表面，改善其生物相容性，提高材料的親水性及透氧性。其中，聚合物與磁性納米顆粒的體積比為1：(8-10)。