[发明专利]一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用

说明书

本发明属于水处理药剂技术领域，具体涉及一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用。本发明吸附剂的制备是首先配制壳聚糖醋酸溶液和形成Y型沸石/纳米ZrO₂混合物，将混合物加入到壳聚糖醋酸溶液中，于50‑55℃干燥箱内加热5‑5.5h，形成改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物，将改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物加入到戊二醛溶液中，得到反应产物，洗涤干燥后得到改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂。本发明弥补了目前水厂使用的常规水处理药剂对超标硝酸盐、氨氮原水处理效果差的缺陷，制备过程简单，投加方便，可回收利用，受环境因素影响小，无需新增水处理构筑物，节约成本。

技术领域

本发明属于水处理药剂技术领域，具体涉及一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用。

背景技术

由于农业面源污染和工业污染，导致我国大部分地区地表水和地下水中含有硝酸盐和氨氮等污染物，根据《全国城市饮用水安全保障规划（2006-2020年）》数据，全国近20%的城市集中式地下水水源水质劣于III类，而硝酸盐、氨氮污染是主要的问题。尤其我国农村大部分地区的主要饮用水水源是地下水，而地下水中含有硝酸盐、氨氮污染对人体会产生较大的危害，硝酸盐通过破坏细胞和组织的呼吸，导致血液中乳酸、胆固醇和白血球增加，蛋白质大量减少，从而引起多种疾病，而水中氨氮会在处理过程中容易产生亚硝酸盐氮，而亚硝酸盐氮会和人体的蛋白质产生致癌的亚硝胺，长期饮用亚硝酸盐氮的水对人体危害极大。我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）对硝酸盐、氨氮提出了较严格的要求，分别规定了以地表水为水源的硝酸盐限值是10mg/L、以地下水为水源的硝酸盐限值是20mg/L、氨氮的限值为0.5mg/L，而我国净水厂普遍采用常规工艺，即 “混凝-沉淀-过滤-消毒”，该工艺对于硝酸盐、氨氮的去除能力较差。目前，硝酸盐、氨氮污染处理技术主要包括离子交换法、电渗析法、化学氧化法、生物法等，但是这些方法成本较高、受环境因素影响较大、并且易于产生二次污染物，因此不适宜饮用水处理技术的应用。

壳聚糖（CTS）是一种阳离子多糖，广泛存在于甲壳类动物中，由于其分子结构中含有大量的氨基和羟基等活性基团，性质较活泼，可修饰、活化和偶联，因此可以发生多种化学改性，可通过酰化作用、N-烷基化作用、Schiff碱化作用、季铵盐化作用生成壳聚糖的多种衍生物，并且能与磁性材料、纳米材料、微生物、混凝剂等耦合形成多功能复合材料，在水处理尤其是饮用水处理领域有相当广阔的应用前景。

发明内容

针对水中存在硝酸盐、氨氮等污染问题，本发明提供一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用，目的是解决的现有常规处理工艺对水中硝酸盐、氨氮去除能力较差的问题。

本发明的改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：

（1）将壳聚糖加入到体积分数为0.8%~1.2%的醋酸溶液中，配制成重量分数1.8%~2.2%的壳聚糖醋酸溶液；

（2）将Y型沸石与纳米ZrO₂按照质量比 (2-3):1混合，形成Y型沸石/ 纳米ZrO₂混合物；

（3）将步骤（2）中的混合物加入到步骤（1）中的壳聚糖醋酸溶液中，体积比例为1:（3-5），混合后置于50-55℃干燥箱内加热5-5.5h，形成改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物；

（4）将步骤（3）中所得到的改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物，加入到体积分数为24.8%~25.2%的戊二醛溶液中，于58℃~62℃搅拌1h，得到反应产物；

（5）用去离子水冲洗步骤（4）的反应产物至洗液为中性，再在58℃~62℃的干燥箱内干燥12h，将干燥产物粉碎，得到改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂。

其中，所述的壳聚糖脱乙酰度≥85%。

本发明的改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的应用按照以下步骤进行：