[发明专利]一种改性磁性生物质炭吸附材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性磁性生物质炭材料及其制备方法，属于废弃物资源化利用及重金属污染水体的污染控制领域。该制备方法包括：a、利用原位生成法让磁性纳米颗粒在生物质炭的表面生长得到磁性生物质炭；b、将磁性生物质炭与壳聚糖‑乙酸水溶液和铁溶液混合，恒温振荡后调节pH至中性，得到改性磁性生物质炭吸附材料。该改性磁性生物质炭吸附材料以生物质炭为基体，基体上附着有磁性纳米颗粒和磁铁粉，磁性纳米颗粒、磁铁粉与生物质炭的质量比为1:(3‑4):(3‑4)，其不仅吸附能力强，而且还具有磁性分离能力，可快速有效的去除水中重金属离子。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料，尤其涉及一种用于重金属离子吸附的改性磁性生物质炭材料及其制备方法，属于废弃物资源化利用及重金属污染水体的污染控制领域。

背景技术

工业生产过程中排放大量的含镉、铜等废水，使得水中重金属含量大量增加，而且，重金属不易被降解，但却能够不断的聚集，进入到人身体中，给人类健康带来危害，严重威胁人类的生存。所以水污染防治中对于重金属的去除成为研究的热点之一。

生物质炭吸附法是一种成本较低的水污染处理方式。生物质含有特殊的结构构隙，表面附着着大量羧基与羟基等有机官能团，炭化后，保留了原来生物质良好的结构构隙，具有较大的比表面积、孔隙度和极强的吸附力，但是对于重金属离子等，去除效果较差，吸附容量较低。如中国发明专利(公开号：CN104801280A)公开的负载壳聚糖磁性纳米颗粒生物质炭吸附剂，中国发明专利(公开号：CN104258823A)公开的改性磁性生物炭吸附材料以及中国发明专利(公开号：CN106362690A)公开的磁性生物炭吸附材料。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种不仅吸附能力强，而且还具有磁性分离能力，可快速有效的去除水中重金属离子的改性磁性生物质炭吸附材料的制备方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种改性磁性生物质炭吸附材料的制备方法，所述制备方法包括：

a、利用原位生成法让磁性纳米颗粒在生物质炭的表面生长得到磁性生物质炭；

b、将磁性生物质炭与壳聚糖-乙酸水溶液和铁溶液混合，恒温振荡后调节pH至中性，得到改性磁性生物质炭吸附材料。

本发明利用原位生成法让磁性纳米颗粒在生物质炭表面生长，得到磁性生物质炭，再将生物质炭赋磁后，不仅具有生物质炭较强的吸附性能，还有磁性纳米颗粒的磁性分离能力。另外，壳聚糖是一种适用的功能性材料，它的一个显著特性是吸附能力，不仅可以吸附镁、钾，而且可以吸附锌、钙、汞和铀。壳聚糖的吸附活性可以有选择地发挥作用。将壳聚糖与赋磁后的磁性生物质炭进行反应，以壳聚糖为载体，先与铁溶液反应生成壳聚糖铁配合物，再与磁性生物炭反应，可以制得一种具有强吸附效果的改性磁性生物质炭吸附材料。

在上述的一种改性磁性生物质炭吸附材料的制备方法中，步骤a中所述的磁性纳米颗粒为Fe₃O₄纳米颗粒。Fe₃O₄本身具有磁性且磁性较强，故又被称为磁性氧化铁，是一种常用的磁性材料；其次，Fe₃O₄磁性纳米颗粒稳定，具有很高的比表面积，且存在永久性的团聚作用，易生产。

在上述的一种改性磁性生物质炭吸附材料的制备方法中，所述的Fe₃O₄纳米颗粒表面包裹有聚合物，所述聚合物为2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱。2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)修饰的表面含有较多的自由水，在纳米颗粒表面形成结合紧密的水合层，表现出良好的生物相容性和表面润湿性，与生物质炭均匀混合可以充分改性生物质炭的表面，改善其生物相容性，提高材料的亲水性及透氧性。其中，聚合物与磁性纳米颗粒的体积比为1：(8-10)。