[發明專利]一種耐酸型甲殼素磁性吸附劑及其制法和用途

在審

• 申請號: 201810042585.1
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108160050A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 楊琥;李坤;李佩;李愛民
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

一種耐酸型磁性復合微球材料，它以甲殼素?聚丙烯酸或甲殼素?甲基聚丙烯酸復合體為包裹材料，以表面包裹一層凹凸棒土的磁性材料為核體的耐酸型磁性復合微球。本發明的甲殼素?聚丙烯酸或甲殼素?甲基聚丙烯酸復合微球材料可作為處理不同污染水體的高效水處理劑，特別是適用于已通過常規處理后仍有殘留有害物質的水體的深度處理。而且實施工藝相對簡單，針對現行的水體的深度處理：不需要大范圍改造原有水處理流程，只需在原有流程基礎上再添加一道工序。本發明公開了其制法。

技術領域

本發明涉及一種水處理劑，具體地說，它是一種以高分子材料為包裹材料，磁性材料為核的磁性復合微球材料。

背景技術

水是人類生存最基本的需求，然而隨著工業的迅猛發展，水體污染問題日益突出，同時，人們物質生活水平的不斷提高，對水質也提出了更高的要求。就目前的水體污染特點看，水體中可溶性有機物質及難生物降解化合物等逐年增多，但目前常規水處理手段對這一類污染物的去除效果并不顯著，同時現行的許多水處理藥劑還可能產生對環境有害的二次污染物質，這無疑對環境保護以及可持續發展等帶來不利影響。因此尋求兼有高效、環保、經濟且無二次污染的水處理劑是當前水處理領域的研究熱點和前沿課題。

天然高分子是自然界中動、植物以及微生物資源中的大分子，它們在被廢棄后很容易分解成水、二氧化碳等，且來源廣、無毒害，是環境友好材料。此外，更為值得一提的是，天然高分子材料是完全脫離石油資源的一類可再生資源，可以說是取之不盡用之不竭。正是由于天然高分子材料具有上述的優異性能，其目前在生物、醫藥及食品加工等諸多領域中已有著廣泛的應用。在水處理領域中，由于天然高分子分子鏈上分布著大量的游離羥基、胺基等活性基團，具有絮凝作用，已被視為可作為現使用水處理劑的最佳替代材料之一。

式1 甲殼素的結構式(R＝CH₃CO-或者-H)

其中甲殼素是性能最為優異的天然高分子材料之一。甲殼素廣泛存在于蝦蟹等甲殼動物及昆蟲、藻類中，是世界上僅次于纖維素的第二大類天然高分子化合物。甲殼素分子鏈中含有反應性基團-NH₂、-OH，在酸性溶液中會形成陽離子聚電解質，顯示出良好的絮凝性能。此外，甲殼素還具有良好的絡合作用，使得其能與水中的過渡金屬離子、腐殖酸類物質及表面活性劑等產生絡合作用，實現對水溶性有機污染物的脫除。這樣甲殼素就兼有絮凝、金屬離子吸附及水溶性有機物脫除等綜合性能。無疑開發以甲殼素為基材的水處理劑是當前水處理領域發展的重要方向之一。

但是甲殼素在實際應用中也存在著不足之處，特別是對污染物經吸附脫除后，有時很難有效快速地從水體中分離。尋找一種簡便快捷的分離方法，無疑對推進甲殼素在水處理中的深入應用極具意義。

近年來，磁分離技術已被應用到水處理行業中，它是借助磁場力的作用，對不同磁性的物質進行分離的一種技術。由于磁性物質在磁場中所受到的磁力比重力要大很多倍，因此具有處理量大、液固分離效率高且占地面積小等優點。

但是絕大多數的化合物包括甲殼素并沒有磁性，如果要想通過磁分離技術進行處理，必須使得其具有磁性。而通常采用的方法是通過將這類不具有磁性的化合物與磁性物質(如：Fe，Fe₃O₄等)有機結合，形成以磁性物質為核，非磁性材料為殼的所謂核殼微球結構，從而實現對材料的磁性化，進而可采用磁分離技術達到污水凈化的目的。此外，這些磁性物質大多在酸性條件下易溶解，從而失去磁性。應對磁性物質進行適當改性，從而改善其耐酸性能。

為了進一步提高甲殼素吸附劑的使用性能，同時克服甲殼素不易從水體快速分離的不足，需要尋找一種新的高分子材料作為殼體，不僅具有甲殼素的吸附、絡合等功能，還兼有易于分離的功效，成為具有良好磁分離效果且耐酸的高效水處理劑。

發明內容