[发明专利]聚乙烯亚胺改性壳聚糖包裹磁性纳米纤维素吸附剂的制备方法及其产品

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种聚乙烯亚胺改性壳聚糖包裹磁性纳米纤维素吸附剂的制备方法及其产品。

【背景技术】

近些年来，随着我国采矿、冶金、化工以及电镀等工业的迅速发展，大量含重金属废水也随之排出。当重金属离子进入水体或土壤后，由于不容易被自然界代谢和降解，且容易被生物富集，因此对生态环境以及人类健康产生严重后果。壳聚糖是一种从虾蟹等甲壳类动物的外壳中提取出来的高分子化合物，是地球上除纤维素之外发现的最丰富的高分子聚合物，并具有无毒、生物相容性以及生物降解性等优点。壳聚糖分子上带有大量的羟基和氨基基团，可以通过配位、螯合、静电等方式与多种金属离子反应，因此被广阔地应用在重金属废水处理领域。

壳聚糖是一种聚氨基葡萄糖线型天然高分子物质，目前在大部分研究中，主要是将壳聚糖制备成微球状颗粒吸附重金属离子，由于微球状壳聚糖吸附剂的比表面积有限，并且所带氨基基团也有限，因此所能吸附的重金属离子也十分有限。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种聚乙烯亚胺改性壳聚糖包裹磁性纳米纤维素吸附剂的制备方法及其产品，其能克服现有壳聚糖微球吸附重金属离子有限的缺点。

本发明是这样实现的：

聚乙烯亚胺改性壳聚糖包裹磁性纳米纤维素吸附剂的制备方法，所述方法步骤如下：

步骤一、将氯化铁和氯化亚铁溶液加入到纳米纤维素中混合均匀，通入氮气10-30min后，滴加浓氨水至pH值为9-12生成纳米四氧化三铁粒子，制得磁性纳米纤维素；

步骤二、将壳聚糖粉末溶解在乙酸水溶液中，加热至40-60℃使壳聚糖完全溶解，并加入步骤一所得磁性纳米纤维素中搅拌10-60min，制得壳聚糖包裹磁性纳米纤维素溶液，最后通过离心和洗涤后得到壳聚糖包裹磁性纳米纤维素；

步骤三、将环氧氯丙烷溶液加入到步骤二所得壳聚糖包裹磁性纳米纤维素中，在40-60℃下搅拌反应2-6h后离心洗涤，然后加入聚乙烯亚胺溶液，在60-80℃下搅拌反应4-8h，最后离心洗涤，并通过冷冻干燥后得到聚乙烯亚胺改性壳聚糖包裹磁性纳米纤维素吸附剂。

进一步地，所述方法步骤具体如下：

步骤一、将10mL氯化铁和10mL氯化亚铁溶液加入到100mL的纳米纤维素中混合均匀，通入氮气10min后，滴加浓氨水至pH值为10生成纳米四氧化三铁粒子，制得磁性纳米纤维素；

步骤二、将2g壳聚糖粉末溶解在100mL体积浓度为1-5％的乙酸水溶液中，加热至40-60℃使壳聚糖完全溶解，并加入步骤一所得磁性纳米纤维素中搅拌30min，制得壳聚糖包裹磁性纳米纤维素溶液，最后通过离心和洗涤后得到壳聚糖包裹磁性纳米纤维素；

步骤三、将50mL体积浓度为10-20％的环氧氯丙烷溶液加入到步骤二所得壳聚糖包裹磁性纳米纤维素中，在40-60℃下搅拌反应2-6h后离心洗涤，然后加入50mL体积浓度为10-20％的聚乙烯亚胺溶液，在60-80℃下搅拌反应4-8h，最后离心洗涤，并通过冷冻干燥后得到聚乙烯亚胺改性壳聚糖包裹磁性纳米纤维素吸附剂。

进一步地，步骤一所述氯化铁的浓度为0.1-0.5g/L以及氯化亚铁溶液的浓度为0.05-0.2g/L。

进一步地，步骤一所述纳米纤维素的质量浓度为0.5-5％。

本发明还涉及上述方法制备的一种聚乙烯亚胺改性壳聚糖包裹磁性纳米纤维素吸附剂。

本发明具有如下优点：

为了提高壳聚糖吸附剂对重金属离子的吸附量，本发明首先制备出磁性纳米纤维素，由于磁性作用，使得磁性纳米纤维素极易吸附重金属离子；然后利用壳聚糖对磁性纳米纤维素进行包覆处理，由于纳米纤维素具有非常大的比表面积，使得壳聚糖包裹磁性纳米纤维素的比表面积也得到提高；最后利用聚乙烯亚胺对壳聚糖包裹磁性纳米纤维素进行改性，最终制备出一种新型高效重金属离子吸附剂。聚乙烯亚胺一种水溶性高分子聚合物，具有反应性很强的伯胺和仲胺，可与环氧化合物反应，同时在水中对重金属离子具有很强的螯合作用。利用聚乙烯亚胺改性后，可使壳聚糖表面的氨基基团增多，同时还可使壳聚糖对重金属离子产生较强的螯合作用。该新型吸附剂克服了壳聚糖微球比表面积小、所带氨基基团有限的缺点，还能对重金属离子产生较强的螯合作用，因此可提高对重金属离子的吸附量。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明聚乙烯亚胺改性壳聚糖包裹磁性纳米纤维素对金属离子的吸附动力学曲线图。