[发明专利]一种龙虾壳‑磁性膨润土复合生物材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合生物材料技术领域，具体涉及一种龙虾壳-磁性膨润土复合生物材料的制备方法。

背景技术

虾、蟹类是湖泊海域中一种丰富的天然资源,它们除了向人们提供鲜美的肉食外,也为人们留下大量待处理的甲壳资源。为了合理的利用这些丰富的甲壳资源,近年来从虾壳中提取甲壳素及其衍生物的研究,越来越引起环境保护研究学者的重视。甲壳素及其衍生物对重金属的吸附研究已经进行了很多年,他们与重金属离子之间的作用方式主要为离子交换、物理吸附和化学吸附。目前作为壳聚糖和甲壳素提取物的虾壳与蟹壳,开始逐渐被应用于净化含重金属离子废液的研究中，虾蟹壳作为海产品加工中的废料,可直接加工制成生物吸附剂。以虾蟹壳为生物吸附剂处理含重金属废水的研究,其目的在于寻求一种经济适用的处理含重金属废水的新技术或材料。

磁性高分子吸附材料是近年来发展起来的一种新型功能高分子材料，由于其兼具吸附性和磁性的特点，可以通过外加磁场快速的进行固液分离，适用于大面积的动态吸附，广泛应用于废水中污染物的吸附处理，但是没有对重金属离子的识别捕捉能力。

发明内容

本发明提供一种龙虾壳-磁性膨润土复合生物材料的制备方法，本发明制备的材料能快速捕捉并强烈吸附污水中的重金属离子，选择性强、吸附量大，再生性强。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种龙虾壳-磁性膨润土复合生物材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将20-30重量份龙虾壳加入50-80重量份盐酸水溶液在常温20-25℃下搅拌2-5小时后,用水洗涤3-4次后，晾干，在105-115℃温度下干燥，球磨机球磨60-90分钟后，得粉末后，待用；

（2）将1-2重量份的磁石粉溶于100-110重量份水混合，搅拌溶解，再加入5-15重量份钠基膨润土粉末滴加25-30重量份的氨水搅拌，调节溶液的pH7-9，在室温下恒速搅拌8-12小时，在180-200℃条件下干燥至恒重后，取出固体经清水洗涤2-3次、分离，烘干、研磨，既得磁性膨润土，待用；

（3）将步骤（1）粉末溶于100-150重量份甲磺酸中后溶解，在溶液中加入步骤（2）所得磁性膨润土，经过低速搅拌12-24小时后,加入150-200重量份20-25%氢氧化钠溶液，稍后再加入5-10重量份环氧氯丙烷，50-80℃连续高速搅拌2-4小时后，搅拌完成后，经过抽滤，洗涤，干燥，研磨后既得所述龙虾壳-磁性膨润土复合生物材料。

所述的盐酸摩尔浓度为0.1-0.5mol/L。

所述步骤（1）的球磨为将装好料的球磨罐固定在球磨机上以200-300r/min 的转速球磨30-40分钟后，然后将球磨罐取下，上下摇晃5-10次，接着将球磨罐再次固定在球磨机上，按照参数200-300r/min继续球磨20-60分钟。

所述步骤（2）的分离为使用磁选设备进行分离。

所述步骤（3）中的低速为100-150r/min，高速为250-350r/min。

本发明的优点是：

（1）本发明首先利用龙虾壳经过盐酸进行酸处理干燥后球磨成粉，再将磁铁粉溶于水后加入钠基膨润土进行复合，滴加氨水进行反应后，经过处理制得磁性膨润土，将球磨成粉的龙虾壳溶于甲磺酸后加入磁性膨润土，经过长时间搅拌后加入碱与环氧氯丙烷进行反应，之后经过处理既得。龙虾壳经过盐酸处理出钙盐、蛋白质,脱去部分乙酞基，球磨后长链发生断裂,短链增加，膨润土与磁铁粉复合后，通过静电自组装原理使得膨润土包裹磁铁粉，可以对重金属离子进行捕捉与吸附，龙虾壳含有较多的氨基，溶解时带有正电荷，膨润土的四面体及八面体中同晶置换现象，膨润土的层间产生较弱的负电荷，膨润土和壳聚糖依靠正负电荷的吸引结合在一起，所以，重金属离子可以与材料表面的氨基络合而被吸附，达到吸附除去重金属的作用。

（2）本发明制备的材料能快速捕捉并强烈吸附污水中的重金属离子，选择性强、吸附量大，再生性强。

具体实施方式

一种龙虾壳-磁性膨润土复合生物材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将25重量份龙虾壳加入60重量份盐酸水溶液在常温25℃下搅拌3小时后,用水洗涤2次后，晾干，在110℃温度下干燥，球磨机球磨75分钟后，得粉末后，待用；