[发明专利]交联壳聚糖-二氧化锰复合吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机物吸附材料，特别涉及一种交联壳聚糖-二氧化锰复合吸附材料的制备方法，属于水处理技术领域。

背景技术

水中致病微生物和有毒化学物是影响饮水卫生及安全的两大主要因素，而目前水体污染中有机物污染较为突出。我国80%左右的河流受到不同程度的有机物污染，部分有机污染物在环境中降解缓慢滞留时间长，可通过生物放大和食物链的富集输送作用对水生物体和人体健康构成直接威胁产生潜在危害，所以对水中有机物的去除是水处理中的一个很重要的方面。

壳聚糖是一种从甲壳类动物的外壳中提取出的天然聚合物—甲壳素的脱乙酞产物，是自然界存在的唯一碱性多糖聚合物，具有许多优异的性能。壳聚糖本身无毒，生物可降解性好，使用后不产生二次污染，所以在废水处理中具有独特优势。壳聚糖对许多物质具有鳌合吸附作用，其分子中的氨基及与氨基相邻的羟基与许多离子能形成稳定的鳌合物，用于治理重金属废水、净化自来水及在湿法冶金中分离金属离子等。此外，壳聚糖能通过络合及离子交换的作用，对染料、蛋白质、氨基酸、核酸、酶、卤素等进行吸附，可用于染料废水、印染废水、食品工业废水的处理，从而净化环境，保护人类健康。但是传统的壳聚糖吸附剂多为粉末状固体，难以实现固液分离，不但影响出水水质而且增加使用成本。另外壳聚糖在酸性条件下易溶解，极大地限制了壳聚糖的pH适用范围。

发明内容

针对现有壳聚糖吸附材料存在的缺陷和不足，本发明提供了一种耐酸性强且便于固液分离的交联壳聚糖-二氧化锰复合吸附有机物材料的制备方法。所得复合吸附材料用于水处理剂，对于有机物吸附容量大、吸附效率高、吸附效果稳定、吸附选择性强。

本发明的技术方案如下：

一种交联壳聚糖-二氧化锰复合吸附有机物材料的制备方法，包括步骤如下:

（1）将壳聚糖溶解到体积分数为2～5%的乙酸溶液中，壳聚糖与所述乙酸溶液的质量体积比为1：50～80，单位g/mL，得到壳聚糖凝胶液；将该壳聚糖凝胶液滴加到NaOH溶液和乙醇的混合溶液中，壳聚糖与所述混合溶液的质量体积比1:50～80，单位g/mL，静置2～3小时，然后洗至中性，得壳聚糖凝胶球；

（2）将步骤（1）制得的壳聚糖凝胶球置于质量分数为2～5%的戊二醛溶液中，24～26℃恒温震荡3～4小时，得交联壳聚糖颗粒；

（3）将步骤（2）制得的交联壳聚糖颗粒浸泡在0.05～0.1mol/L的高锰酸钾溶液中1～2小时，煮沸，然后向煮沸的溶液中滴加过量的HCl溶液，直到溶液澄清，得负载有二氧化锰的交联壳聚糖颗粒；

（4）将步骤（3）制得的颗粒过滤出来，并用去离子水反复冲洗直到pH中性，即得本发明的交联壳聚糖-二氧化锰复合吸附材料。

根据本发明优选的，步骤（1）中的原料壳聚糖为数均分子量为2×10⁵～5×10⁵、脱乙酰度≥90％、黏度为50～800mPa·s的壳聚糖。

根据本发明优选的，步骤（1）中的混合溶液为5～8wt%的NaOH溶液与95wt%乙醇的体积比4～5:1的混合溶液。

根据本发明优选的，步骤（2）中所述的戊二醛溶液用量与步骤（1）壳聚糖用量的质量体积比为壳聚糖：戊二醛溶液=1～2：50～200，单位g/mL。

根据本发明优选的，步骤（3）中所述的高锰酸钾溶液的用量与步骤（1）中壳聚糖的质量体积比为：壳聚糖：高锰酸钾溶液=1～2：150～200，单位g/mL。

根据本发明优选的，步骤（3）中所述的HCl溶液质量分数为20～30%。

步骤（3）中所述的过量的HCl溶液,优选高锰酸钾：HCl摩尔比1：10～20。（反应摩尔比高锰酸钾：HCl=1：8）。

本发明步骤（4）的复合吸附剂是一种粒径为3～5mm的黄色球形固体颗粒，该材料可以直接应用，也可以干燥后存储；干燥后呈黑褐色，干燥的复合吸附剂样品中二氧化锰含量达35%-60%。

根据本发明优选的，步骤（3）中滴加过量的HCl溶液直到溶液澄清后，继续加入与步骤（3）等量的高锰酸钾，再次煮沸后，继续滴加过量的HCl溶液直到溶液再次澄清，可得到高负载二氧化锰的交联壳聚糖。所得交联壳聚糖-二氧化锰复合吸附剂产品中二氧化锰占该复合吸附剂干重的61-70%。