[发明专利]一种单宁酸固化壳聚糖微球重金属离子吸附剂的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种单宁酸固化壳聚糖微球重金属离子吸附剂的制备方法。

(二)背景技术

壳聚糖又名壳多糖、氨基多糖、甲壳糖等，化学名称为β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，是甲壳素在碱性条件下水解并脱去部分乙酰基后生成的衍生物。在自然界中，甲壳素的年生物合成量约100亿吨，是地球上除纤维素以外的第二大有机资源，是人类充分利用的巨大资源宝库。因此，壳聚糖的来源相当丰富。壳聚糖及其衍生物与金属离子的配位主要在于分子链中存在大量的羟基、氨基等功能团，可以借助氢键和离子键形成具有类似网状结构的笼形分子，从而对金属离子有稳定的配位作用。因此，壳聚糖可以作为金属离子的富集剂，有效地去除工业废水中有毒的重金属离子，也可以对一些贵重金属离子进行回收。近年来，国际先进的水处理剂正趋向于高效能、无公害、多功能、复合化的绿色产业方向发展。壳聚糖及其衍生物作为一种天然高分子材料的吸附剂，因其来源广泛、无毒、易降解、易回收等特点，在水处理领域得到高度重视和广泛研究，发展很快。与活性炭和离子交换树脂相比，壳聚糖具有资源丰富、吸附性能高、易再生、易生物降解等优点；同时也具有孔隙率低、比表面积小、受pH值影响大等缺点。目前，可采用交联、交联模板、羧甲基化、Schiff碱化等方法对壳聚糖进行改性，可将不同性质的功能团引入壳聚糖分子内部或表面。改性后的壳聚糖用于吸附金属离子，具有吸附容量大、吸附速度快的特点，目前的研究尚停留在应用基础研究阶段。吸附剂的成本是限制吸附剂使用的一个重要因素，另外改性壳聚糖应用于重金属废水处理时，吸附剂性能的恢复还不能令人满意，吸附剂的重复使用次数较少。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种单宁酸固化壳聚糖微球重金属离子吸附剂的制备方法，该方法制备成本较低，吸附剂能循环使用150多次以上。

本发明采用的技术方案如下：

单宁酸固化壳聚糖微球重金属离子吸附剂的制备方法，步骤如下：

1)将壳聚糖溶于醋酸水溶液中，加入PEG搅拌使之全溶，然后加入液体石蜡、乳化剂继续搅拌使体系均匀，再加入制孔剂进行反应；而后倾入乙醇和氢氧化钠水溶液的混合溶液中，搅拌后抽滤并洗涤至中性，得湿态壳聚糖微球；

2)配制单宁酸浓度为0.01-1mol/L的水溶液，调节pH得到呈清亮溶液，加入步骤1)制得的湿态壳聚糖微球，与5-70温度恒温反应，之后过滤洗涤；将产物放入环氧氯丙烷中，调节pH8-12，恒温反应，过滤，水洗至中性；将所得产物置于酸溶液中搅拌过夜，过滤，微球用碱溶液中和，水洗至中性即得所述单宁酸固化壳聚糖微球。

所述的乳化剂为阳离子乳化剂、阴离子乳化剂或非离子乳化剂。

所述的制孔剂为甲醛、乙醛、丙酮等。

步骤2)中所述的酸溶液为盐酸、硫酸或磷酸。

所用碱溶液可以为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等。

本发明方法制得的单宁酸固化壳聚糖微球重金属离子吸附剂能快速从水溶液中吸附重金属离子，吸附量大；用小量的酸可迅速的将吸附在吸附剂上的金属离子洗脱下来，脱附容易。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

本发明制备的单宁酸固化壳聚糖微球重金属离子吸附剂能快速从水溶液中吸附重金属离子；用小量的酸可迅速的将吸附在吸附剂上的金属离子洗脱下来。单宁酸固化壳聚糖微球重金属离子吸附剂能够循环使用150多次，寿命可长达4个月。该吸附剂可用于重金属离子污水的处理，痕量重金属离子的富集，贵重重金属离子的回收，且成本低廉，是一种性能优良的吸附剂。

(四)具体实施方式：

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例

称取5g壳聚糖溶于120mL质量分数3％的醋酸水溶液中，加入0.7g PEG搅拌使之全溶，然后加入150mL液体石蜡、2mL乳化剂继续搅拌使体系均匀。加入25mL甲醛，反应3h。混合物倾入大量的乙醇与NaOH(10％wt％)体积比为1∶1的混合液中。搅拌后抽滤，反复洗涤至中性，得湿态壳聚糖微球。称取单宁酸7g于100mL蒸馏水中，调节pH为7，使之呈清亮溶液，加入未经环氧氯丙烷交联的湿态壳聚糖微球10g，水浴50℃反应6h。过滤，用蒸馏水冲洗。将产物放入300mL浓度为0.06mol/L的环氧氯丙烷中，调节pH为10，室温反应1h，水浴50℃反应4h。过滤，水洗至中性。将所得产物置于0.5mol/L的HCl中，搅拌过夜，过滤，微球用0.1mol/L的NaOH水溶液中和，搅拌1h，水洗至中性即得单宁固化壳聚糖微球。

吸脱脱附实验