[發明專利]殼聚糖/自來水廠鋁污泥復合氣凝膠吸附材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201910448518.4
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110124643B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 王紅強;王清良;劉雯潔;劉永;陳鳳鳴;梁坤倩;胡鄂明;雷治武;呂俊文;張曉文
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/00;C02F101/20
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 白毅明

本發明涉及一種復合氣凝膠吸附劑的制備方法。一種殼聚糖/自來水廠鋁污泥復合氣凝膠吸附材料的制備方法，將殼聚糖溶于體積分數為1～3%的冰醋酸，獲得質量分數為0.1～10%的殼聚糖溶液；取烘干自來水廠鋁污泥，向其中加入0.1～30%的發泡劑，得到污泥泥漿；將得到的殼聚糖溶液與污泥泥漿混合攪拌均勻，低溫冷凍，使材料致密均勻；用無水乙醇解凍，析出內部有機物質與水分；將解凍后的復合氣凝膠材料放入酸性溶液，使材料中的發泡劑與酸反應產生氣體逸出，形成具有大量孔隙的復合吸附材料。該制備方法得到的殼聚糖污泥復合氣凝膠吸附劑，比表面積大，對低濃度含鈾廢水具有較高的選擇性，吸附容量大，吸附時間快，對低濃度鈾具有較高的去除率。

技術領域

本發明涉及一種復合氣凝膠吸附劑的制備方法，尤其是涉及一種殼聚糖/自來水廠鋁污泥復合氣凝膠制備方法及其在低濃度含鈾廢水處理中的應用。屬于功能材料領域和放射性廢水凈化領域。

背景技術

鈾礦冶和加工過程中含鈾廢水的排放，核電站放射性廢物正常排放及異常事故泄露，核武器生產和試驗，戰爭中貧鈾武器的使用等都會產生含鈾廢水。含鈾廢水導致的水體污染給人類和其它生物體的健康與安全帶來嚴重威脅，吸附技術在含鈾廢水凈化領域發揮了重要作用。

殼聚糖是甲殼素在脫乙酰化反應下得到的一種天然高分子有機物，資源比較豐富，廉價易得。殼聚糖耐堿、耐腐蝕、無毒、無味、對環境友好，在其分子內含有大量氨基羥基和氫鍵等，易與重金屬離子形成比較穩定的螯合物，故殼聚糖可以作為包埋固定自來水廠鋁污泥的載體以達到提高污泥細胞吸附鈾的目的。

目前關于殼聚糖復合氣凝膠的研究主要是氣凝膠球和氣凝膠塊，如中國專利CN107243326 A提出一種氧化石墨烯/殼聚糖復合氣凝膠微球的制備方法，用于吸附亞甲基藍、甲基橙、含鉛鉻廢水。殼聚糖復合材料處理含鈾廢水的如中國專利CN 108745306 A提出的一種環氫氯丙院交聯殼聚糖/氨基化碳納米管復合氣疑膠的制備方法，用于處理含鈾廢水。而對于殼聚糖/自來水廠鋁污泥復合氣凝膠做吸附劑用于處理低濃度含鈾廢水尚未見報道。

發明內容

本發明提出一種殼聚糖/自來水廠鋁污泥復合氣凝膠吸附材料的制備方法，所制備的復合氣凝膠空隙發達，對鈾的吸附容量遠高于其他材料，可實現含鈾廢水中鈾的快速吸附富集。

通過將殼聚糖和自來水廠鋁污泥進行復合制得殼聚糖/自來水廠鋁污泥復合氣凝膠吸附劑，不僅將殼聚糖在酸性條件下不易保全的缺點加以改善，還為新的自然資源的開發與利用打下基礎。以期為自來水廠鋁污泥的資源化利用和鈾礦冶廢水的處理提供理論基礎。

本發明采用的技術方案：

一種殼聚糖/自來水廠鋁污泥復合氣凝膠吸附材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將殼聚糖溶于體積分數為1～3％冰醋酸溶液(用冰醋酸分析純配制成的稀冰醋酸溶液)，獲得質量分數為0.1～10％的殼聚糖溶液；

2)取烘干自來水廠鋁污泥，向其中加入0.1～30％的發泡劑，得到污泥泥漿；

3)將步驟1)得到的殼聚糖溶液與步驟2)得到的污泥泥漿混合攪拌均勻，低溫冷凍，使材料致密均勻；

4)用無水乙醇解凍，析出內部有機物質與水分；

5)將解凍后的復合氣凝膠材料放入pH 4～6的酸性溶液中，使材料中的發泡劑與酸反應產生氣體，氣體逸出，形成具有大量孔隙的復合吸附材料；

6)將發泡后的復合吸附材料適度剪碎，增大接觸面積，風干；

7)風干后的材料剪碎，過40～80目篩，并混合均勻。

步驟3)中，殼聚糖溶液與污泥泥漿的質量比為0.1～10:2；冷凍溫度為-18～-6℃，冷凍時間為8～12h，制得復合氣凝膠。

步驟4)中，在對制得的復合氣凝膠用無水乙醇解凍后，再用無水乙醇浸泡1～3h。