[发明专利]一种壳聚糖磁流体水质净化材料、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及天然高分子纳米复合材料和工业废水处理领域，具体而言，涉及一种壳聚糖磁流体水质净化材料、制备方法及其应用。

背景技术

工业废水的处理方法有很多，传统处理工艺包括沉淀/絮凝、生物降解、活性炭吸附等；新兴的处理工艺有氧化法、电化学法、膜分离法、吸附法、离子交换法等。其中，吸附法其操作简便、设备低廉、去除效果高等优点，在水处理领域应用广泛。活性炭吸附剂作为一种常用的工业吸附剂，通用性强、去除效率高，但是其再生困难，价格昂贵，限制了其大规模使用。因壳聚糖价格低廉，安全无毒，生物相容性好，其分子结构中存在大量的活性基团——自由氨基和羟基，同时，骨架链间的氢键形成了二级结构，这种结构上的特殊性以及高分子化合物的物理特性，使得壳聚糖对许多离子、有机物、生物分子等具有离子交换、螯合、吸附等作用，能通过多种方式与废水中的污染物，可作为吸附剂处理工业废水。

现有制备壳聚糖磁流体的技术主要有两种，一是共沉淀法，二是反相乳液交联法，其中乳化交联法应用最为广泛。这些方法大多对实验条件要求较为苛刻，并且这些制备过程大多将Fe₃O₄纳米粒子的制备与整体制备过程分离开来，增加了实验实施过程中的困难。纳米Fe₃O₄的制备方法主要有微乳法，水热法，热分解法和化学共沉淀法，微乳法制得的纳米Fe₃O₄粒径均匀，但其中表面活性剂难以去除，纳米粒子产率较低；水热法制备的纳米粒子粒度分布均匀，晶型良好，但对制备条件要求较高，需在密封高压容器中进行，并且不同温度直接影响粒径大小；热分解法制得的纳米粒子纯度高，但高温反应易诱导成核，使颗粒团聚；化学沉淀法操作简单，但所得纳米粒子易团聚，粒径很难均一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法，其通过原位共沉淀法一步制得，方法简单，成本低廉，所得产物中的纳米Fe₃O₄粒径均一，分散性较好，吸附量大。

本发明的再一目的在于提供一种壳聚糖磁流体水质净化材料在吸附偶氮类染料及去除重金属中的应用。

本发明的实施例是这样实现的：

一种壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法，其包括：

混合步骤：在溶解有壳聚糖的溶液里添加Fe²⁺、Fe³⁺离子；

稀释步骤：在混合有壳聚糖和Fe²⁺、Fe³⁺离子的溶液中加入过量的水，所加入的水的体积为混合步骤所得溶液体积的3～4倍；以及

沉淀步骤：将稀释步骤所得的溶液在碱性环境下搅拌，然后陈化4h以上。

在本发明的一种实施例中，上述壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法的稀释步骤中，加入过量的水之后，对稀释后的壳聚糖和Fe²⁺、Fe³⁺离子的混合溶液进行搅拌，搅拌的时间为20～30min。

在本发明的一种实施例中，上述壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法中，沉淀步骤的碱性环境是通过加入1～1.5mol/L的NaOH溶液来实现的。

在本发明的一种实施例中，上述壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法中，稀释步骤的温度控制在40～80℃。

在本发明的一种实施例中，上述壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法混合步骤中，Fe²⁺、Fe³⁺离子的摩尔比为1:2。

在本发明的一种实施例中，上述壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法的混合步骤中的溶解有壳聚糖的溶液是通过将壳聚糖在酸性环境下溶解得到；Fe²⁺、Fe³⁺先溶于水形成含有Fe²⁺、Fe³⁺的溶液，再与溶解有壳聚糖的溶液混合。

在本发明的一种实施例中，上述壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法的混合步骤中的溶液温度控制在40～80℃。

在本发明的一种实施例中，上述壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法的沉淀步骤中的搅拌温度为40～80℃，搅拌后的分散系在室温下陈化。

一种壳聚糖磁流体水质净化材料，其由上述的壳聚糖磁流体水质净化材料的制备方法制得。

上述壳聚糖磁流体水质净化材料在吸附偶氮类染料或去除重金属中的应用。

本发明实施例的有益效果是：