[发明专利]一种铜离子印迹复合吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜离子印迹复合吸附材料及其制备方法，制备过程包括：分别配置壳聚糖乙酸溶液和羧甲基纤维素钠/氢氧化钠复合凝固液，将壳聚糖乙酸溶液滴入羧甲基纤维素钠/氢氧化钠复合凝固液中成球，水洗后置于Cu²⁺溶液中印迹，再用戊二醛交联，然后酸洗脱除Cu²⁺，水洗、烘干即得到铜离子印迹复合吸附材料。本发明制备的复合吸附材料为尺寸均匀的毫米级凝胶微球，对Cu²⁺具有良好的选择吸附能力，可再生重复利用，原料来自天然高分子，不会造成二次污染，而且制备工艺简单，能耗低，环境友好，可广泛应用于含铜离子废水废液的处理。

技术领域

本发明属于吸附功能材料领域，具体涉及一种铜离子印迹复合吸附材料及其制备方法。

背景技术

金属冶炼、电池、印染等工业生产过程所排放的废水中常常含有铜，造成严重的水体污染，极大的威胁着人类的生活环境和身体健康。目前，从废水中去除铜离子等重金属离子的方法主要有化学沉淀法、膜过滤法、离子交换法、电化学法等，但是这些方法存在各自的缺点，如处理效果不好、处理成本高、工艺流程复杂等。吸附法作为一种有效的分离技术，具有分离效率高、操作简单、分离产物易于回收等优点，在重金属离子废水处理领域具有广泛的应用前景。

天然高分子壳聚糖具有可生物降解的优点，用它作重金属离子吸附剂不会带来二次污染。但是由于普通的壳聚糖在水溶液，尤其在酸性水溶液中易溶解而流失，使其应用受到极大的限制。通过醛基、环氧基等官能团与壳聚糖中的氨基和羟基发生反应，实现壳聚糖的交联，可以改善其酸溶性，但由于交联占用了大量的羟基和氨基等活性基团，导致交联后的壳聚糖吸附能力明显降低；同时，天然高分子吸附材料对重金属离子的吸附一般缺乏选择性，有针对性地分离目标金属离子难度非常大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铜离子印迹复合吸附材料及其制备方法。为了克服壳聚糖作为功能单体易酸溶、交联后对金属离子的吸附能力下降的缺点，本发明提出引入羧甲基纤维素钠与壳聚糖共同作为功能单体。羧甲基纤维素钠上的羧基易与壳聚糖上的氨基反应，可以改善壳聚糖在酸性介质中的稳定性，并提高机械强度，同时羧甲基纤维素钠上的羟基和羧基对重金属具有较强的亲和作用，可以提高对铜离子的吸附能力。为了提高吸附剂对铜离子的选择性，本发明特别引入离子印迹技术，构建并固定对Cu²⁺具有“记忆”能力的印迹位点，增强吸附剂对铜离子的选择性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种铜离子印迹复合吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备壳聚糖乙酸溶液；

(2)制备羧甲基纤维素钠/氢氧化钠复合凝固液；

(3)用注射器将壳聚糖乙酸溶液滴入羧甲基纤维素钠/氢氧化钠复合凝固液中，得到壳聚糖/羧甲基纤维素钠复合凝胶微球，静置20-40min，然后取出凝胶微球水洗至中性；

(4)将上述凝胶微球置于铜盐的水溶液中，28-32℃下震荡印迹10-14h，然后水洗去除残余的Cu²⁺；

(5)将上述凝胶微球置于戊二醛水溶液中，28-32℃下振荡反应20-120min，然后洗涤去除未反应的戊二醛；

(6)将上述凝胶微球置于酸性溶液中，28-32℃下振荡30-50min洗脱Cu²⁺，重复洗脱5-7次；

(7)将上述凝胶微球置碱性溶液中，28-32℃下固化20-40min，然后水洗、烘干，得到铜离子印迹壳聚糖/羧甲基纤维素钠复合吸附材料。

步骤(1)中，所述壳聚糖乙酸溶液的制备方法如下：按照用量比0.9g∶25-35mL，将壳聚糖溶解于1％w/v的乙酸溶液中，然后超声脱泡20-40min。