[發(fā)明專利]一種負(fù)載活性炭的殼聚糖柔性復(fù)合薄膜材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011266975.0
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112547022B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣妍彥;王鳳龍;李輝;趙笑宇;楊晶晶;于彬
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;B01J20/28;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發(fā)明涉及印染廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)載活性炭的殼聚糖柔性復(fù)合薄膜材料及其制備方法與應(yīng)用。所述復(fù)合薄膜材料是由殼聚糖基體和負(fù)載在該基體上的活性炭顆粒形成的三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)，且所述活性炭被殼聚糖基體緊密固定于復(fù)合薄膜中。本發(fā)明的這種具有三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜材料再結(jié)合殼聚糖的親水性保證了復(fù)合薄膜具有較高的水通量，提高了其對污染物的過濾和吸附效率。另外，這種復(fù)合薄膜材料的三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)和活性炭本身的多孔結(jié)構(gòu)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，形成協(xié)同效應(yīng)，發(fā)揮出了極高的吸附能力，同時通過殼聚糖將活性炭緊密結(jié)合于復(fù)合薄膜中，克服了活性炭不易從水中分離、再生困難、處理成本高的缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及印染廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于印染廢水處理的負(fù)載活性炭的殼聚糖柔性復(fù)合薄膜材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國工業(yè)穩(wěn)步高速高質(zhì)量發(fā)展，其中印染行業(yè)的發(fā)展得到了政府和紡織業(yè)界的高度重視。目前國內(nèi)外印染工業(yè)的發(fā)展趨勢是高效、節(jié)能和環(huán)保，然而印染加工過程中各工序所排放的印染廢水排放量大，難易降解，對水環(huán)境污染嚴(yán)重。羅丹明B，又稱玫瑰紅B，是一種應(yīng)用十分廣泛的鮮桃紅色二苯駢六元氧雜環(huán)系有機(jī)染料。在2017年世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單中，羅丹明B被列為3類致癌物——可疑對人致癌。因此，若不對含羅丹明B等染料的印染廢水進(jìn)行妥善處理而直接排放將對水環(huán)境和人類健康造成極大危害，因此印染廢水的處理技術(shù)得到了國內(nèi)外研究人員的廣泛重視。

活性炭作為目前應(yīng)用最為普遍的吸附劑，通過物理吸附和化學(xué)吸附的綜合作用進(jìn)行吸附處理；羅丹明B則是印染廢水中具有代表性的染料模型物質(zhì)。近年來，國內(nèi)外以活性炭為吸附劑對印染廢水模型物質(zhì)羅丹明B溶液的吸附行為的研究增多，并為吸附法處理印染廢水提供了有力的理論研究基礎(chǔ)。然而，傳統(tǒng)的單一活性炭只對部分染料表現(xiàn)出良好的吸附性能，不能處理廢水中的膠體疏水染料，且需要高額的再生費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述的問題，本發(fā)明提出了一種用于印染廢水處理的負(fù)載活性炭的殼聚糖柔性復(fù)合薄膜材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明將活性炭進(jìn)行改性處理提高其吸附性能和催化性能，并與殼聚糖薄膜復(fù)合制備殼聚糖/活性炭柔性復(fù)合薄膜，該復(fù)合薄膜對印染廢水中的羅丹明B具有優(yōu)異的吸附性能且可循環(huán)利用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下。

在本發(fā)明的第一方面，提供一種負(fù)載活性炭的殼聚糖柔性復(fù)合薄膜材料，其是由殼聚糖基體和負(fù)載在該基體上的活性炭顆粒形成的三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)，且所述活性炭被殼聚糖基體緊密固定于復(fù)合薄膜中。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合薄膜材料中，殼聚糖的脫乙酰度為75-85％。殼聚糖是甲殼素的部分脫乙酰基化合物，其分子式為(C₆H₁₁-NO₄)_n，盡管殼聚糖具有無毒性、生物可降解性的同時兼?zhèn)鋬?yōu)良的螯和、吸附特性，成為極佳的印染廢水處理材料，而且在制造和降解過程均可最大限度的降低對自然環(huán)境的影響。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合薄膜材料中，殼聚糖基體薄膜的厚度為80-100μm。在本發(fā)明中，這種復(fù)合薄膜材料回收利用便捷，僅通過將殼聚糖基復(fù)合薄膜溶解到適當(dāng)?shù)娜軇┊?dāng)中，高分子聚合物和填料都得到有效回收利用。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合薄膜材料中，殼聚糖基體薄膜內(nèi)的孔徑直徑約為0.2～3μm。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合薄膜材料中，活性炭和殼聚糖的質(zhì)量比為0.2：1-0.35：1。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合薄膜材料中，所負(fù)載的活性炭顆粒直徑為50～150μm。

在本發(fā)明的第二方面，公開一種負(fù)載活性炭的殼聚糖柔性復(fù)合薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：