[發明專利]一種高效吸附重金屬的磁性β環糊精裂解材料

在審

• 申請號: 202010540946.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111659352A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 郭建華;劉君紅;張東云;劉瑩;李津
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 天津鉑茂專利代理事務所(普通合伙) 12241
• 代理人: 陳曉蕾

本發明公開了一種高效吸附重金屬的磁性β環糊精裂解材料，以β環糊精為材料，將β環糊精與六水合三氯化鐵融合，在溫度為300?700℃范圍內，特定溫度條件下，采用通氮氣熱解法制備磁性β環糊精裂解材料。本發明提供了一種對Cu²⁺有著高效吸附性的高溫磁性β環糊精裂解材料，此材料涉及重金屬吸附與回收再利用方面。通過實驗發現高溫磁性β環糊精裂解材料對Cu²⁺的吸附行為符合準二級動力學方程，其等溫吸附曲線符合Langmuir方程。磁性β環糊精裂解材料作為一種重金屬吸附劑，吸附能力強，且因為磁性的添加使得此吸附劑能夠在進行水體重金屬Cu²⁺吸附后，在施加外部磁力作用下，更容易的從水體中分離出來，達到重金屬回收再利用的目的。

技術領域

本發明涉及環境修復技術領域，尤其涉及一種高效吸附重金屬的磁性β環糊精裂解材料。

背景技術

現有的去除重金屬的方法包括化學沉淀、離子交換、吸附、膜過濾、混凝絮凝、浮選和電化學等。吸附法高效、經濟、無二次污染的特性，使其成為了最具發展潛力的重金屬治理方法之一。吸附法作為一種去除重金屬的方法，具有便捷經濟等特點，且吸附法應用已久。最早的文獻可以追溯到1773年，Scheele通過木炭和黏土成功進行了吸收氣體的吸附實驗。目前關于吸附的研究有許多，但是吸附劑應用于吸附廢水中的重金屬存在一個明顯的缺點，即難以將吸附劑與廢水中重金屬分離開來。因此提出使用磁性吸附劑來進行重金屬吸附，從而強化對吸附劑與廢水中重金屬的有效分離。磁性吸附劑是一種新型的吸附劑，是在已有的吸附劑基礎上鑲嵌入鐵這類有磁性的金屬氧化物，以達到在施加外部磁力作用下，使吸附劑與廢水分離，最終達到重金屬回收利用的效果。

β環糊精是一種由七個葡萄糖單元分子通過1，4-糖苷鍵結合成的錐形圓環狀低聚糖，內含一個無極性腔，腔外有初級羥基，腔內有次級羥基，外緣親水內部疏水，其疏水空腔中可與多種有機和無機化合物形成包合物，因而在農藥、仿酶、化妝用品、香料等方面的應用十分廣泛。同時，β環糊精也可以通過羥基與金屬發生反應，所以在重金屬去除方面也有一定貢獻。但直接采用β環糊精進行重金屬吸附，吸附速度慢、最大吸附量低，這些缺點使其應用受到一定的限制。并且與普通吸附劑相同，在進行水體重金屬吸附后不能很容易的將其與水體進行分離，導致重金屬治理不徹底。因此，近年來使用磁性吸附材料進行重金屬的吸附已經成為研究熱點。β環糊精作為一種淀粉衍生物，是一種無毒、無污染的高分子聚合物。將其通過一系列步驟制備成為具有磁性的吸附劑，對重金屬污染治理有著重要的學術意義，將這種磁性吸附劑應用于水體重金屬治理也有著廣闊的前景。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的水體修復過程中對重金屬吸附率低以及成本高等缺點，導致重金屬處理成本居高不下，而提出的一種高效吸附重金屬的磁性β環糊精裂解材料。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明提出的一種高效吸附重金屬的磁性β環糊精裂解材料，以β環糊精為材料，將β環糊精與六水合三氯化鐵融合，在溫度為 300-700℃的條件下采用通氮氣熱解法制備磁性β環糊精裂解材料。

優選的，所述磁性β環糊精裂解材料的具體制備過程為：

S1、取10gFeCl₃·6H₂O溶于50mL去離子水中，充分攪拌并使用超聲波助融直至FeCl₃·6H₂O完全溶解，得到FeCl₃溶液；

S2、將50gβ環糊精溶解于FeCl₃溶液中，振蕩24小時，然后將溶液置于干燥箱中，溫度80℃烘干72小時，得到固體環糊精和FeCl₃混合物；

S3、將固態β環糊精FeCl₃混合物在流速為50mL/min持續氮氣流下熱解，冷卻后得到磁性環糊精裂解材料。