[发明专利]海藻酸盐/埃洛石纳米管复合多孔球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种新型吸附剂海藻酸盐/埃洛石纳米管复合多孔球及其制备方法。 

背景技术

目前，随着工农业生产和国民经济的快速发展，水资源问题越来越突出，水污染已越来越成为人们关注的话题。大量排放的废水不可避免地造成了水环境不同性质或不同程度的污染，从而危害人民身心健康，妨碍工农业生产，制约人类社会和经济的持续发展。

在目前的水处理技术中吸附法以其操作简单，高效率低能耗的特点被广泛应用，而决定吸附分离技术应用的一个关键问题是吸附材料的性能。因此开发高效可再生的新型吸附剂以提高水处理的经济效益和环境效益是研究的重点方向。从文献报道中目前应用较广泛的吸附剂主要有活性炭，天然生物类（壳聚糖，纤维素，果皮等），纳米材料（纳米γ-Al₂O₃，纳米Fe₂O₃等），天然矿物材料（蒙脱土，膨润土，高岭石，海泡石）等。

天然矿物材料与环境有很好的相容性，资源和能源消耗少，生态环境影响小，具有价廉、资源丰富及可再生性等优点，近年来被广泛的研究和应用，例如： Microporous and Mesoporous Materials（2006，91：107-110）报道了高岭石和蒙脱石以及它们各自的氧化锆-、四丁基铵-复合物对Cd²⁺的吸附性能，实验证明了这两种材料及其改性材料对水中污染物有较强的去除能力。《矿产综合利用》（2006，2：17-21）报道了采用十六烷基三甲基溴化铵等作为有机改性剂改性斑脱土，结果表明改性后的吸附剂对水溶液中Cr⁶⁺、Hg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等金属离子的去除率较原土均有大幅度提高，其中对Cr⁶⁺的去除率最高可达99.2%。Journal of Hazardous Materials（2010，177：950-955）报道了膨胀珍珠岩对水溶液中Ag⁺、Cu²⁺、Hg²⁺的去除能力。

埃洛石是粘土质硅酸盐矿物，主要以(A1₂(OH)₄[Si₂O₅])组成存在，呈管状或片状结构，具有高的比表面积、优良的化学及热稳定性，具有优良的吸附性能。在生物、吸附、催化剂载体等领域广泛应用。

海藻酸钠是从褐藻或细菌中提取的天然生物多糖，近年来其作为吸附剂应用在废水处理中也开始被关注和研究。例如：Desalination（2008，224：293–306）报道了利用海藻酸钠制备的颗粒去除水中的Cu²⁺、Cd²⁺ ，表明对水中的重金属离子具有很强的吸附性能。另外，由于海藻酸盐具有温和的溶胶/凝胶过程、良好的生物相容性、较低的成本使其适合作为包埋或释放药物的微胶囊，其在药物缓释与生物医学工程领域已得到广泛应用。

但是，在目前的研究中，吸附剂多存在改性过程复杂，难以分离再生，机械稳定性差等问题，这些问题制约了其在工业生产中的大规模应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种稳定性好、可分离再生的高效吸附剂——海藻酸盐/埃洛石纳米管复合多孔球，另一目的在于提供其便于工业化生产的制备方法。

为实现本发明目的，采用的技术方案如下：

该海藻酸盐/埃洛石纳米管复合多孔球吸附剂通过以下方法制备得到，但不仅限于以下方法：

（1）将埃洛石纳米管粉体加入水中，埃洛石纳米管粉体与水的重量比为1：5～200，通过搅拌使其在水中分散。

（2）海藻酸盐（如钠盐，钾盐，铵盐等）/埃洛石纳米管按质量比=1-9.5：9-0.5称取固体海藻酸盐。将海藻酸盐加入到第一步的液体中，搅拌直至海藻酸盐完全溶解，得到分散均匀的海藻酸盐/埃洛石纳米管混合粘性液体。

（3）将海藻酸盐/埃洛石纳米管混合粘性液体滴加到含有二价金属离子（如钙离子，钡离子，锶离子，亚铁离子，铜离子，锌离子或锰离子等）溶液中，使海藻酸盐固化形成表面光滑，质地均匀的复合球体；

（4）将湿态的海藻酸盐/埃洛石复合球体进行过滤，洗涤除去二价的金属离子，进行干燥得到干态的海藻酸盐/埃洛石纳米管复合多孔球。