[发明专利]一种复合型重金属吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合型重金属吸附剂。所述复合型土壤重金属吸附剂包括漂浮核以及包覆所述漂浮核的复合高分子，所述漂浮核与复合高分子的质量比为(1～5):1；所述复合高分子包括质量比为5:1～1:5的第一聚合物以及第二聚合物，所述第一聚合物为海藻酸或海藻酸钙，所述第二聚合物为改性壳聚糖，所述改性壳聚糖的改性基团为小分子螯合剂，所述小分子螯合剂具有羧基以及至少两个螯合基团，所述小分子螯合剂取代的壳聚糖的氨基比例为30％以上，壳聚糖中剩余的氨基以及第一聚合物的羟基通过二醛分子交联。本发明将修饰有小分子螯合剂的改性壳聚糖与海藻酸/海藻酸钙以及漂浮核复合，制备土壤重金属吸附剂，以增强土壤重金属吸附剂的吸附性能。

技术领域

本发明属于土壤重金属污染治理与修复技术领域，更具体地，涉及一种可用于土壤的复合型重金属吸附剂及其制备方法。

背景技术

近三十年来，我国的经济得到了高速发展，由此产生的环境污染问题也日趋严重，尤其是农田等土壤中的重金属污染问题尤其突出。与有机污染物不同，重金属不会在微生物等作用下自然分解成无毒的物质；而重金属吸附剂可将重金属从水体或土壤中分离出来，以避免其在生态环境中长期积累，并通过食物链的传递，最终对人的身体健康产生威胁。

专利文献CN105709699A公开了一种土壤重金属吸附剂及其制备方法，通过将有机高分子以及纳米无机化合物共沉淀于漂浮核的外表面，获得易与土壤分离的重金属吸附剂；然而该专利文献采用的有机高分子为腐植酸盐、壳聚糖或海藻酸盐，吸附能力有限，从而影响了吸附效率。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明将修饰有小分子螯合剂的改性的壳聚糖与海藻酸/海藻酸钙以及漂浮核复合，制备重金属吸附剂，以增强重金属吸附剂的吸附性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种重金属吸附剂，所述重金属吸附剂包括漂浮核以及包覆所述漂浮核的复合高分子，所述漂浮核与复合高分子的质量比为(1～5):1；所述复合高分子包括质量比为5:1～1:5的第一聚合物以及第二聚合物，所述第一聚合物为海藻酸或海藻酸钙，所述第二聚合物为改性的壳聚糖，所述改性的壳聚糖的改性基团为小分子螯合剂，所述小分子螯合剂具有羧基以及至少两个螯合基团，所述小分子螯合剂取代的壳聚糖的氨基比例为30％以上，壳聚糖中剩余的氨基以及第一聚合物的羟基通过二醛分子交联；

所述羧酸基团与壳聚糖上的氨基发生酰胺化反应，从而取代壳聚糖的氨基，所述小分子螯合剂对壳聚糖的氨基的取代比例越高，所述重金属吸附剂的吸附能力越强；此外，通过二醛分子交联的第一聚合物的羟基或壳聚糖的氨基的比例越高，重金属吸附剂的机械强度越高，在酸性环境中的稳定性越强，同时降低了重金属吸附剂的吸水性，避免其在使用过程中，因吸水后密度变大从而难以与土壤分离。

优选地，所述小分子螯合剂取代的壳聚糖的氨基比例为45％以上。

优选地，所述漂浮核的粒径为10μm～300μm，密度小于0.5g/cm³。

优选地，所述重金属吸附剂的粒径为0.8mm～5mm，密度小于1g/cm³。

优选地，所述漂浮核为空心玻璃微珠或粉煤灰漂珠。

优选地，所述螯合基团为羧基、胺基、羟基或巯基。

优选地，所述小分子螯合剂为乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸或二巯基丁二酸中的一种或多种。

优选地，所述二醛分子的碳原子数量为五个以下。

作为进一步优选地，所述二醛分子为戊二醛。

按照本发明的另一方面，还提供了上述重金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤：