[发明专利]用于除锑的壳聚糖/醋酸纤维素/铁复合吸附剂的制备方法

说明书

本发明提供一种用于吸附除锑的壳聚糖/醋酸纤维素/铁复合吸附剂的制备方法，该吸附剂由壳聚糖、醋酸纤维素及铁氧化物复合而成，其通过制备具有多孔结构的醋酸纤维素骨架，以壳聚糖丰富的官能团为功能基团，以铁氧化物作为吸附剂的活性组分，从而解决了铁氧化物直接吸附时水头损失大、难分离、壳聚糖稳定性差，以及比表面积小等缺点。

技术领域

本发明属于环境功能材料技术领域，特别涉及一种用于处理水中锑的复合吸附剂的制备方法。

背景技术

锑是一种两性稀有金属，中国是世界上锑储量最高的国家，供应全球约84％的需求量。环境中锑主要来源于锑矿区及特殊的含锑量偏高的地质带。

锑对人体和生物具有慢性毒性和致癌性，在天然水或土壤中锑多以+3价和+5价的含氧酸盐形态存在，其中三价锑的毒性比五价锑高10倍。在锑矿区采矿产生的废水、废渣，或者对含锑燃料进行燃烧，使用含锑的阻燃剂、催化剂及稳定剂等都会造成锑污染。因此，有必要对废水或天然水体中的锑污染进行处理。

目前用于处理水体锑污染的技术包括：(1)化学沉淀法，在合适的pH下投加铁盐、石灰水和硫化物等，比如饮用水中锑污染应急处理时采用铁盐混凝沉淀。这种方法简单方便，但是容易产生大量的含锑沉泥，属于危险废弃物，易增加处理成本，且易带来二次污染；(2)电化学法，通过微电解使水中的锑转化为锑单质并被截留，如铁碳微电解，高纯度铜锌合金介质，这种方法更适用于呈酸性的废水，缺点是不具备选择性，水中其它物质会竞争反应，且电解材料需定期更换；(3)离子交换法，以离子交换树脂为交换剂，缺点是成本较高，难以大规模推广应用；(4)吸附法，吸附剂主要包括针铁矿、赤铁矿、二氧化硅、氧化铝、蒙脱石等无机矿物、活性炭和有机吸附剂，这种方法是通过物理吸附、化学吸附、离子交换等作用将水中的锑固定在吸附剂表面，适应性强、易操作；缺点是大部分吸附剂因成本高、吸附容量小、吸附速率低、再生困难等原因，仅停留在实验室研究阶段，而未进行工程推广应用。因此，开发大吸附容量、高吸附速率、易再生、廉价易得的吸附剂成为吸附法除锑的主要方向和难点问题。

水合铁氧化物具有较高的比表面积和较大的表面羟基密度，对水中锑具有选择性吸附性能。但是直接采用粉末态铁氧化物吸附床时产生极大的水头损失，导致系统无法稳定运行。将铁氧化物负载于大颗粒载体上是解决其连续运行的有效方式。

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基化的产物，是一种性能优异的天然高分子化合物，其分子链中含有大量的羟基和伯胺基，能够络合去除水中的重金属离子。但是，壳聚糖对重金属的含氧酸盐的吸附能力较差，且具有易溶于酸性溶液、稳定性差、不易从水中分离等缺点。将铁氧化物负载于壳聚糖上可以解决上述问题，专利(ZL200910017171.7)公开了一种壳聚糖-氧化铁复合吸附剂除砷的材料，解决了壳聚糖pH稳定性差、对含氧酸盐吸附量小、分离难的问题，但是该材料直接制得的壳聚糖水凝胶总孔体积较少，凝胶内部的壳聚糖和铁氧化物很难发挥作用，且通过戊二醛交联后，壳聚糖部分官能团失活，不利于对水中重金属含氧酸盐的吸附去除。专利(CN201310538561.2)公开了一种铁/壳聚糖/聚氧化乙烯纳米纤维膜，该纳米生物吸附材料对砷选择性强、吸附容量大且耐酸碱性强，其采用高压静电纺丝技术将含有聚氧化乙烯和铁离子的壳聚糖溶液制备成具有高比表面积的纳米纤维膜，使壳聚糖表面官能团得到充分暴露，其中聚氧化乙烯主要用来改善壳聚糖的可电纺性能，但是这种制备方法能耗大，纳米纤维膜尺寸小，限制了其在实际生产中的应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于吸附除锑的吸附剂的制备方法，该吸附剂由壳聚糖、醋酸纤维素及铁氧化物复合而成，其通过制备具有多孔结构的醋酸纤维素骨架，以壳聚糖丰富的官能团为功能基团，以铁氧化物作为吸附剂的活性组分，从而解决了铁氧化物直接吸附时水头损失大、难分离、低浓度锑传质速率差以及壳聚糖稳定性差、比表面积小等问题。

本发明还有一个目的在于通过加入添加剂以提高制得的复合吸附剂的除锑吸附率。