[发明专利]将聚吡咯/壳聚糖复合电极应用于重金属离子吸附的方法有效

专利信息
申请号: 201610256803.2 申请日: 2016-04-22
公开(公告)号: CN105692812B 公开(公告)日: 2018-03-30
发明(设计)人: 薛娟琴;代继哲;张健;赵春霞;张玉洁 申请(专利权)人: 西安建筑科技大学
主分类号: C02F1/461 分类号: C02F1/461;C02F1/28;C02F101/20
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所61215 代理人: 段俊涛
地址: 710055*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 吡咯 聚糖 复合 电极 应用于 重金属 离子 吸附 方法
【说明书】:

技术领域

本发明属于重金属离子的吸附处理技术领域,特别涉及一种将聚吡咯/壳聚糖复合电极应用于重金属离子吸附的方法。

背景技术

重金属因具有良好的物理性质,在社会生产、生活中得到广泛的应用。但是,重金属同样带来了严重的污染问题。重金属污染物具有的显著特征是:来源广泛、易累积、残留时间较长、难以被生物降解。重金属离子进入环境后不仅对水生生物构成威胁,而且往往参与食物链,能富集到较高浓度,并最终危害到人类的健康。因此,如何科学有效的处理重金属离子已成为人们研究的热点之一。

电容法去离子技术(CDI)是利用电极充/放电时的静电作用对溶液中的阴/阳离子进行吸/脱附,来实现离子的去除。现阶段,CDI技术多用于海水淡化方面。CDI的核心部件是性能优良的电极材料,主要包括碳材料、过渡金属氧化物和导电聚合物三类。其中,研究较多的导电聚合物除了具有本身的高分子特性之外,还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体的特性。

目前,处理重金属废水常用的方法有化学沉淀法、氧化还原法、吸附法、离子交换法、生物处理法、电渗析等。其中,吸附法因取材容易,成本低廉,去除效果好而受到广泛使用。但是,对于脱附过程(以酸脱附为例),要消耗掉大量酸溶液,这就造成吸附剂再生成本的提高。

本发明所使用的聚吡咯/壳聚糖复合电极已通过之前的发明专利(申请号:201610008198.7)制备得到。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种将聚吡咯/壳聚糖复合电极应用于重金属离子吸附的方法,同时提供了聚吡咯/壳聚糖复合电极材料的再生方法。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种将聚吡咯/壳聚糖复合电极应用于重金属离子吸附的方法,将连接电源负极的聚吡咯/壳聚糖复合电极和连接电源正极的对电极置入待吸附的溶液中,接通电源,搅拌溶液,开始吸附过程。

所述电源为直流电源,所述对电极为石墨电极,作为阳极。

所述聚吡咯/壳聚糖复合电极通过如下方式制备:

(1)称取一定量的壳聚糖均匀分散到乙酸溶液中,搅拌,加入掺杂剂,反应一定时间后,将溶液pH调至4;

(2)向步骤(1)所得溶液中逐滴加入FeCl3溶液,反应一定时间后,缓慢加入吡咯,之后将混合溶液定容、搅拌、静置;

(3)将步骤(2)所得溶液调至中性,搅拌、真空抽滤、水洗滤饼,并置于真空干燥箱中干燥至膏状,得到复合材料,收集备用;

(4)称取一定量步骤(3)所得的复合材料于研钵中研磨,加入少量活性炭继续研磨至物料混合均匀;

(5)将步骤(4)中所得的混合材料填装到恒温模具中,将模具置于台式粉末压样机上,热压成型,冷却、脱模;

(6)将热压成型的复合材料在常温下干燥、恒重、打磨,获得聚吡咯/壳聚糖复合电极。

所述步骤(1)中壳聚糖的质量为1.0g,脱乙酰度为80.0-95.0%,乙酸溶液的体积为100mL、质量浓度为2%,掺杂剂为十二烷基苯磺酸钠,其浓度为0.1mol·L-1、体积为80mL;步骤(1)中调节pH所用试剂为HCl溶液,其浓度为1mol·L-1;步骤(1)中搅拌方式为采用磁力搅拌器搅拌,反应时间为20min;步骤(2)中FeCl3溶液的浓度为0.5mol·L-1、体积为24mL,吡咯的体积为700μL,定容体积为250mL;步骤(2)中反应时间为30min,磁力搅拌的时间为2h,静置的时间为22h;步骤(3)中调节pH所用试剂为NaOH溶液,其浓度为1mol·L-1,搅拌时间为30min;步骤(4)中按照复合材料:活性炭=19:1的质量比加入活性炭,复合材料与活性炭的质量共3g;步骤(5)中模具温度为150℃,加入混合材料后为保持温度恒定,继续恒温5min,热压压力为10MPa,热压温度为150℃,热压时间为30min。

所述聚吡咯/壳聚糖复合电极和对电极正对设置,正对面积为3.14cm2,间距5cm。

所述待吸附的溶液设置于吸附槽中,吸附槽为有机玻璃容器,所述搅拌通过搅拌装置完成,搅拌装置为磁力搅拌器,吸附槽置于磁力搅拌器上。

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