[发明专利]一种磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于吸附剂制备技术领域，具体涉及一种磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂及其制备方法和应用。 

背景技术

随着我国工农业的快速发展以及人民生活水平的提高，水资源的需求量不断增加，工业废水和生活污水的排放量也随之增加，而我国工业废水和生活污水的处理率相对较低，导致我国水环境的污染日趋严重。我国的河流、湖泊及水库等地表水体中存在着腐殖酸等天然性有机物、染料等人工合成有机物以及铜离子等重金属离子等多种污染物。地表水体所遭受的污染目前已经严重威胁到了水生生物的生存安全和人类的饮用水安全。为提高人类的饮用水质量和保护地表水环境，必须采取有效的方法降低水中腐殖酸等天然性有机物的浓度、染料等人工合成有机污染物以铜离子等重金属离子的浓度。 

传统去除水体中有机污染物的方法主要包括膜滤法、絮凝法、高级氧化法和生物法等，传统去除水中重金属离子的方法主要包括化学沉淀法和膜滤法等。但是上述污染物去除方法在实际应用过程中都存在着一些问题。吸附法则依靠吸附剂上密集的孔结构、巨大的比表面积，或通过表面上各种活性基团与吸附质间所形成的各种化学键，可以有选择性地富集水中的有机污染物和重金属污染物，进而达到去除水中有机污染物和重金属污染物的目的，近年来备受国内外广泛关注。 

天然沸石(Natural zeolite，NZ)是岩石圈上部广泛分布的一种架状构造的多孔含水硅铝酸盐矿物，通常具备较强的阳离子交换能力，可以去除水中的重金属离子。但是天然沸石对水中腐殖酸和染料等有机污染物的去除能力却非常有限。采用阳离子表面活性剂对天然沸石进行改性可以极大地提高沸石对腐殖酸和染料等有机污染物的去除能力。壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的一类线形天然高分子化合物。壳聚糖大分子链上分布着的大量 羟基和氨基等官能团可与重金属离子形成配位化合物，因此壳聚糖通常被认为是可以有效去除水中重金属离子的一种优良生物吸附剂。此外，壳聚糖亦可以有效去除水中腐殖酸等有机污染物。但是，壳聚糖作为吸附剂存在机械强度差且耐酸性差等缺陷，这限制了它的应用。将壳聚糖和阳离子表面活性改性沸石进行复合，不仅可以克服壳聚糖单独应用的缺陷，而且得到的吸附材料还可以有效地同时去除水中的有机污染物和重金属离子。 

对于吸附剂而言，颗粒粒径越小比表面积越大，吸附能力就越高。但是粒径越小的吸附剂使用完毕之后悬浮于被处理水中的时间就越久，越难以快速分离回收。磁性吸附材料既可以吸附去除水中的污染物，也可以通过外加磁场的作用直接快速的从水中分离出来，从而实现吸附材料高吸附性与磁性分离特性的相结合。磁性氧化铁作为一种制备简单的磁性材料已经成为许多研究人员的研究对象，以磁性氧化铁作为辅助材料制备集吸附-磁性于一体的磁性吸附材料已成为近年来水处理领域的一个研究热点。将壳聚糖、阳离子表面活性剂改性沸石和磁性氧化铁进行复合形成一种新型的磁性吸附材料，该磁性吸附材料既可能可以同时有效去除水中的腐殖酸、染料等有机污染物和重金属污染物等，又可以通过外加磁场的作用使其快速地从水中分离出来。尽管目前已经有关于利用阳离子表面活性剂改性沸石去除水中有机污染物以及利用壳聚糖去除水中有机污染物和重金属离子方面的报道，但是至今没有关于采用壳聚糖、沸石、四氧化三铁和阳离子表面活性剂等物质作为原材料制备磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂材料的报道，也没有关于该磁性吸附剂材料吸附去除水中有机污染物和重金属离子污染物的研究报道。 

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂的制备方法，以及这种磁性吸附剂在去除水中腐殖酸和刚果红等有机污染物和铜离子等重金属污染物上的应用。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。 

一种磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂的制备方法，具体步骤为： 

1)将沸石粉末、四氧化三铁粉末按照1∶1～5∶1的质量比混合，再按照1-100 mL/g的液固比与蒸馏水混合制得悬浊液，向悬浊液中滴加碱液调节其pH值至9.5～10.5，优选10； 

2)在搅拌的同时按照1-100mL/g的液固比向步骤1)所得溶液中滴加酸性壳聚糖溶液，同时滴加碱液以维持反应液的pH值，滴加完毕后继续搅拌5-60min，然后进行固液分离、清洗、烘干、研磨，得磁性壳聚糖/沸石； 

3)将磁性壳聚糖/沸石加入阳离子表面活性剂溶液中，15-80℃恒温水浴振荡1h～96h，振荡速度50-500rpm，然后进行固液分离、清洗、烘干，得磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂。