[发明专利]一种羧甲基壳聚糖改性蒙脱石的制备方法

说明书

本发明公开了一种羧甲基壳聚糖改性蒙脱石的制备方法。该方法首先通过将钠基蒙脱石进行酸化处理，再加入改性剂羧甲基壳聚糖，恒温水浴反应后制得羧甲基壳聚糖改性蒙脱石。本发明方法制备的羧甲基壳聚糖改性蒙脱石可作为吸附剂吸附四环素，对四环素吸附迅速、去除率高，在20min内去除率已达90％，在3h内便达到吸附平衡，且吸附过程受温度、pH值的影响较小，适用范围广，在四环素废水处理中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于抗生素吸附材料的制备技术领域，涉及一种羧甲基壳聚糖改性蒙脱石的制备方法，具体涉及一种用于处理四环素废水的羧甲基壳聚糖改性蒙脱石的制备方法。

背景技术

近年来，抗生素作为临床药物、农用兽药以及动物生长促进剂给人类生活提供了诸多益处。四环素化合物(Tetracycline,TC)作为抗生素的一种，具有价格低、抗菌效果好、饲料报酬高等优点，在养殖业和畜牧业上被广泛地应用。由于大多数的人对抗生素存在使用误区，导致滥用抗生素的情况时常发生。研究表明，四环素化合物进入生物体后，并不被完全吸收，会以残留药物和代谢产物的形式通过人体、动物的粪尿扩散进入水体，长此以往会给人类健康和生态环境带来潜在的危害。目前，国内外处理抗生素废水的方法主要包括高级氧化法、物理吸附法和生物降解法，但是处理工艺复杂，成本高，效果不稳定，并可能引发二次污染。

近年来，具有比表面积大、离子交换能力强等特性的蒙脱石在废水处理中得到了广泛应用。蒙脱石是一种具有2:1型层状结构的天然硅酸盐粘土矿物，由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体所构成，理想化学式为[Na，Ca]_0.33[Al，Mg]₂[Si₄O₁₀][OH]₂·nH₂O。结构中的四面体Si⁴⁺常被Al³⁺、Fe³⁺置换，八面体中Al³⁺常被Mg²⁺、Li⁺等置换，从而使晶体层带永久负电荷，因而对阳离子型有机污染物、重金属离子、强极性分子等具有良好的吸附能力。天然蒙脱石可以直接用于废水中四环素的吸附，但因其层间距小、吸附能力有限等原因，通常需要经过一定的改性处理。经过改性后的蒙脱石结构特征将会大大改善，对四环素具有更好的吸附性能。谢函芮等(谢函芮等.羟基铁聚合阳离子插层蒙脱石对盐酸四环素的吸附特性研究[J].岩石矿物学杂志,2015,34(6):873-879.)用羟基铁聚合阳离子插层蒙脱石，研究了其对四环素的吸附机理。刘牛(刘牛.蒙脱石的有机修饰及其对四环素的吸附[D].武汉:华中农业大学,2012.)分别用不同烷基链长的季铵盐表面活性剂TMAB、DDTMAB和HDTMAB改性蒙脱石，均大大提高了对废水中四环素的吸附性能。但是上述改性蒙脱石进行四环素废水处理的过程均受pH值的影响，随着pH值的升高，吸附去除率下降，在一定程度上限制了改性蒙脱石在四环素废水处理中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种羧甲基壳聚糖改性蒙脱石的制备方法，该方法以羧甲基壳聚糖作为改性剂对钠基蒙脱石进行改性，制备过程简单，环保无污染，得到的羧甲基壳聚糖改性蒙脱石作为吸附剂对废水中四环素类化合物具有高吸附性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种羧甲基壳聚糖改性蒙脱石的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，调节钠基蒙脱石悬浮液的pH为4～6；

步骤2，按钠基蒙脱石与羧甲基壳聚糖的质量比为0.005～0.04:1，在酸化后的钠基蒙脱石悬浮液中加入羧甲基壳聚糖溶液，在50℃-70℃下搅拌反应，反应结束后，减压抽滤，洗涤至pH为中性，干燥，研磨，过筛，即得羧甲基壳聚糖改性蒙脱石。

优选地，步骤1中，所述的钠基蒙脱石的阳离子交换容量为90mmol/100g。

优选地，步骤2中，所述的羧甲基壳聚糖为N,O-羧甲基壳聚糖，羧甲基取代度≥80％。