[發明專利]一種鉛離子復合吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202010076032.5
• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111068632A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 張衛英;贠夢瑩;李曉;崔康峰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J20/30
• 分類號: B01J20/30;B01J20/26;B01J20/28;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 饒文君;蔡學俊

本發明公開了一種鉛離子復合吸附劑及其制備方法，是以天然高分子殼聚糖為功能單體，氧化石墨烯為改性材料，通過交聯共聚方法制備。制備過程包括：配制殼聚糖乙酸溶液，配置氧化石墨烯乙酸分散液，混合殼聚糖乙酸溶液、氧化石墨烯乙酸分散液和鉛鹽，將混合液用注射器逐滴滴入氫氧化鈉凝固液中成球，接著用戊二醛交聯，然后用洗脫液洗脫Pb²⁺，水洗、烘干即得到印跡型鉛離子復合吸附劑。本發明制備的復合吸附劑為形狀規則、孔隙結構發達、粒徑分布均勻的毫米級凝膠微球，對Pb²⁺具有良好的吸附性和選擇性，可再生重復利用，而且制備工藝簡單，能耗低，環境友好，可廣泛應用于含鉛離子廢水廢液的處理。

技術領域

本發明屬于吸附功能高分子材料領域，涉及環境污染治理技術，更具體涉及一種鉛離子復合吸附劑及其制備方法。

背景技術

鉛是廣泛存在的一種重金屬污染物，含鉛廢水是重金屬廢水最主要的一種，不經處理的含鉛廢水直接排放到水體中，會危害水體的生態環境，進而會對人類的健康產生嚴重的威脅。鉛離子對人體的中樞神經系統、消化系統，特別是肝腎有較大的傷害，而且鉛是一種累積性金屬毒物，進入人體后排泄極慢，不能被生物降，常被累積在特定的組織器官中，形成了在體內長期起作用的致病因子。因此，對鉛離子的回收和檢測就顯得更為重要。目前，從廢水中去除鉛離子等重金屬離子的方法主要有化學沉淀法、膜過濾法、離子交換法、電化學法等，但是這些方法存在各自的缺點，如處理效果不好、處理成本高、工藝流程復雜等。吸附法作為一種有效的分離技術，具有分離效率高、操作簡單、分離產物易于回收等優點，在重金屬離子廢水處理領域應用廣泛。

天然高分子殼聚糖具有來源廣泛、可降解等優點，用它作重金屬離子吸附劑不會帶來二次污染。但是由于普通的殼聚糖在水溶液，尤其在酸性水溶液中易溶解而流失，使其應用受到極大的限制。通過對其交聯改性可以改善其酸溶性，但由于交聯占用了大量的羥基和氨基等活性基團，導致交聯后的殼聚糖吸附能力明顯降低；同時，天然高分子吸附材料對重金屬離子的吸附一般缺乏選擇性，有針對性地分離目標金屬離子難度非常大。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種鉛離子復合吸附劑及其制備方法。為了克服殼聚糖在酸性溶液中易溶解、交聯后對金屬離子吸附量下降的缺點，本發明采用氧化石墨烯對其進行改性。氧化石墨烯分子上的羧基與殼聚糖分子上的氨基經過酰化反應結合起來，可以改善殼聚糖在酸性溶液中的穩定性，并提高復合材料的機械強度，同時氧化石墨烯分子上含有大量的羧基、羥基等含氧基團，對金屬離子有較強的親和作用，可以提高對鉛離子的吸附能力。為了提高復合吸附劑對鉛離子的選擇性，本發明特別引入離子印跡技術，構建大量對鉛離子具有“記憶”能力的印跡位點，實現復合吸附劑對鉛離子的優先吸附，顯著提高復合吸附劑的吸附量和吸附選擇性。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種鉛離子復合吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備殼聚糖乙酸溶液、氧化石墨烯乙酸分散液，將氧化石墨烯乙酸分散液逐滴滴入殼聚糖乙酸溶液中，60℃恒溫磁力攪拌條件下，向上述混合溶液中添加鉛鹽，攪拌溶解并混合反應3 h，形成均勻混合液后，靜置6 h；

（2）將上述混合液用注射器緩慢逐滴滴入2 mol/L氫氧化鈉凝固液中成球，固化3 -4h，后取出微球水洗至中性；

（3）將洗滌后的微球轉入戊二醛水溶液中，30℃下振蕩反應30-180 min，然后依次采用無水乙醇和去離子水洗滌去除未反應的戊二醛；

（4）將洗滌后的微球轉入洗脫溶液中，30℃下振蕩30 min洗脫Pb²⁺，重復洗脫4-6次，最后將微球水洗至中性、烘干，得到印跡型鉛離子復合吸附劑（CS/GO-IIP）。

步驟（1）中，所述殼聚糖乙酸溶液的制備方法如下∶按照用量比為1.5g：27-30 ml，將殼聚糖溶解于2%（w/v）的乙酸溶液中，磁力攪拌直至完全溶解無泡。