[发明专利]一种硫脲乙酸接枝壳聚糖重金属吸附剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫脲乙酸接枝壳聚糖重金属吸附剂，属于环保领域。

背景技术

重金属是指密度在5.0以上的约45种元素。砷、硒是非金属，但它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将其列入重金属污染物的范围内。环境污染方面所指的重金属主要指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属铜、钴、镍、锡、钒等污染物。由于人们的生产和生活活动造成的重金属对大气、水体、土壤、生物圈等环境的污染就是重金属污染。重金属既可以直接进入大气、水体和土壤，造成各类环境要素的直接污染；也可以在大气、水体和土壤中相互迁移，造成各类环境要素的间接污染。由于重金属不能被微生物降解，在环境中只能发生各种形态之间的相互转化，所以，重金属污染的消除往往更为困难，对生物引起的影响和危害也是人们更为关注的问题。随着我国工业化进程的不断发展，产生的环境负面效应不容忽视。近年来，有关重金属污染农田土壤和水质的报道越来越引起人们的关注。

壳聚糖是一种天然高分子化合物，是地球上除蛋白质外，数量最大的含氮的天然有机物，属于碳水化合物中的多糖，是甲壳素脱乙酰的产物，其分子内含有氨基和羟基等多种活性官能团，使它具有较强的与金属离子配位的能力，能与Cu²⁺、Ni²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺等金属离子形成较稳定的螯合物。因此，壳聚糖可作为吸附剂处理废水中的重金属离子。但壳聚糖容易流失、机械强度低、不能再生等缺点限制了其应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对壳聚糖吸附剂吸附能力较差，易被酸碱溶解腐蚀的问题，提供了一种通过硫脲乙酸接枝改性壳聚糖制备吸附剂的方法，有效地提高了壳聚糖吸附剂的稳定性，可有效地对重金属离子进行吸附。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）将壳聚糖固体进行高压碾磨，使其形成颗粒大小为80～100目的壳聚糖固体颗粒，按质量百分比计，选取3～15%的壳聚糖固体颗粒、65~67%的质量分数为40%的甲醇溶液和20～30%的0.8mol/L的苯甲醛溶液在温度为25～30℃下进行混合搅拌12～16h后对其进行过滤，取其滤渣备用；

（2）待搅拌完成后，选取质量分数为30%甲醇溶液对上述制备的滤液在索式提取器中萃取3～4h后，用乙醚对其进行反复洗涤后将其放置在温度为70～80℃下进行烘干，得到壳聚糖碱备用；

（3）按质量百分比计，选取30～65%的环氧氯丙烷、2～10%的2mol/L的盐酸、3～10%的质量分数为30%的乙醇溶液和30～50%的去离子水制备得混合溶液，并按固液比1:10将上述制备的壳聚糖碱加入混合溶液中，磁力搅拌2h后再温度90℃下回流反应3～4h，待回流完成后，对其进行过滤，同时选取丙酮对其洗涤并在温度80℃下进行烘干，制得壳聚糖中间体备用；

（4）按质量百分比计，选取20～45%的壳聚糖中间体、15～30%的硫脲和20～25%的无水碳酸钠和20～25%的去离子水，在温度为90℃恒温水浴条件下，在三口烧瓶中回流1h，待回流完成后对其进行过滤，并依次用质量分数2%的NaOH溶液、质量分数1%的盐酸和蒸馏水洗涤至中性，在60℃烘箱中烘干备用；

（5）将步骤（4）烘干备用的改性壳聚糖在温度为25～30℃下，在质量分数为4%的盐酸溶液中浸泡48h，脱除苯甲醛后，再用0.5mol/L的NaOH溶液浸泡3～5min，带酸洗碱浸完成后，采用去离子水反复洗涤至中性并在60℃烘箱中烘干即可制得一种硫脲乙酸接枝壳聚糖重金属吸附剂。

本发明的应用方法是：将硫脲乙酸接枝壳聚糖重金属吸附剂负载固定于废水过滤网上，测其进水铬离子含量为100ppm，待废水流过后测其铬离子含量为5ppm，铬离子去除率达为95%。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过硫脲乙酸接枝壳聚糖进行改性，其吸附稳定性提高50%；

（2）既不溶于酸也不溶于碱，可不需交联即可直接使用；

（3）吸附剂吸附后酸洗即可重复使用，节约成本。

具体实施方式：