[发明专利]一种去除天然水体中镍离子的复合吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种去除天然水体中镍离子的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及含镍离子的污水的处理，属于环境保护中的污水净化处理领域。

背景技术

镍是人体必需的微量元素之一，它在人体的作用是参与细胞激素和色素的代谢、生血、激活酶和形成辅酶等。一旦人体缺乏镍时，就易出现肝硬化、尿毒、肾衰、肝脂质和磷脂质代谢异常等疾病；但是，过量的镍也会使人易患鼻咽癌、皮肤炎、自血病等疾病，如 今，镍被广乏应用于电镀、电池、印染等工业中，而随着这些工业废水排放到水体环境中，其中的镍又不能被生物降解和转化为无害物，而是通过食物链富集，因此最终对人类及其他生物造成严重的危害。

目前常用的处理天然水体中的镍离子的方法有电渗析法、离子交换法、 电化学法、反渗透和流活性吸附等，但是以上方法均存在或多或少的不足之处，如电化学法是应用最广泛的方法，但是处理后很难进行次源的回收，易产生二次污染；离子交换法，由于离子交换树脂对离子的特定选择性，以及树脂再生等因素的影响，成本较高，难以推广等等。因此，需要综合考虑， 寻求最优方法。

马尾藻可作为载体，并且对于镍离子有良好的吸附性能。壳聚糖来源广泛，无害无毒且具有良好的吸附性能，但吸附量不高，用香草醛和成二醇改性后可大大优化其性能。

本发明利用马尾藻-改性壳聚糖这种复合吸附材料，提供了一种有效处理天然水体中镍离子的新思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种绿色、高效地处理水中镍离子的复合吸附材料，避免出现电化学法中产生的二次污染及离子交换法的高成本现象，使得处理后的天然水体中的镍离子符合国家标准。

本发明所依照的原理是：马尾藻作为载体，其表面有众多功能集团。对于吸附量不高的壳聚糖，可通过得草醛和成二醇改性，从而对镍离子的吸附量大大增强。混合后，马尾藻暴露在表面的功能基团就可与改性壳聚糖得到的成二醛交联壳聚糖香草醛希夫碱反应结合，因而，对镍离子有很强的吸附性能。

本发明所提供技术方案为：

(1)先称取壳聚糖20～30g，用甲醛浸泡溶胀8h后，过滤，用蒸馏水清洗2～3次，放入反应器中，加入50mL蒸馏水，在50℃水浴加热30min后，加入香醛5～10g，反应10～20min，过滤，再加入丙酮进行萃取，在85～95℃下烘干，制得壳聚糖香草醛希夫碱；

(2)将上述制得的壳聚糖香草醛希夫碱置于反应器中，用体积均为50mL的异丙醇和乙醇混合溶剂浸泡1h，再加入25％的成二醛溶液25～35mL，搅拌10min后于70℃恒温水浴加热1～2h；

(3)待上述混合物自然冷却后，过滤，分别用水、乙醇、丙酮洗涤2～3次，在60～70℃下烘干，即制得戊二醛交联壳聚糖香草醛希夫碱；

(4)取海边的马尾藻100～150g，用清水反复清洗5～6次后浸泡24h，再用清水冲洗2～3次，在40℃下烘干，碾碎；

(5)称取上述干态马尾藻25～35g于烧杯中，加入80mL去离子水，在称取上述制得的成二酫交联壳聚糖香草醛希夫碱10～15g置于其中，共同置于数控超声波清洗器中，超声2～3h，取出，用蒸镏水冲洗2～3次后，自然晾干，便完成了改性壳聚糖-马尾藻复合吸附材料的制备。

所述的一种去除天然水体中镍离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：所述的香草醛即为香兰素，分子式C₈H₈O₃，学名为3-甲氧基-4-羟基笨甲醛。

本发明的具体应用方法为：取本发明制备的复合吸附材料5～10g，投放到体积为300mL、镍离子浓度为100mg/L的污水中，调整pH为4.0～7.0，振荡1h，取出，测得被处理后的污水中的镍离子的浓度均在0.5mg/L以下，符合国家一级排放标准GB8978-1996《污水综合排放标准》(1.0mg/L)。技附完成后，复合材料用酸溶液脱附镍离子中和再生，可重新利用。

本发明将会产生的有益效果；

(1)本发明所制备的利便吸附材料可高效处理天然水体中的镍离子，使处理后的水体符合国家标准，不再造成危害。并且，所选用的原料来源广泛，价格低廉，易于获得，降低了处理镍离子的成本；

(2)本发明的生产工艺简单，有较宽的pH适用范围，因而适用范围广，既有利于在偏远的农村、个人用户中推广，亦适用于大规模水处理。本发明还具有吸附效率高、处理彻底、无二次污染、可回收利用等特点。

具体实施方式

本发明所采用的技术方案如下：