[发明专利]一种磁性氰基化壳聚糖及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了吸附剂制备及应用技术领域的一种磁性氰基化壳聚糖及其制备方法和应用。该制备方法包括：向壳聚糖的乙酸溶液中添加含Fe³⁺的盐和含Fe²⁺的盐，混合溶液以液滴形式滴到氢氧化钠溶液中，制备磁性壳聚糖颗粒；磁性壳聚糖颗粒与丙烯腈溶液反应，制备得到磁性氰基化壳聚糖。本发明氢氧化钠溶液同时作为磁性材料制备的反应物、提供壳聚糖形成凝胶球的碱性环境、作为壳聚糖与丙烯腈发生迈克尔加成的催化剂，充分发挥氢氧化钠溶液的作用，具有方法简单、原料节约和生产流程简化的优点。制备的磁性氰基化壳聚糖对放射性核素Sr²⁺、Co²⁺和Cs⁺具备良好的选择吸附性能，且具备磁性回收的特点，在放射性废水处理领域具备良好的应用前景。

技术领域

本发明属于吸附剂制备及应用技术领域，具体涉及一种磁性氰基化壳聚糖及其制备方法和应用。

背景技术

核电站的运行、维护和废弃会产生大量的放射性废水。随着我国逐步发展内陆核电站，核工业所产生的放射性废水能否得到妥善处理，使其符合相关安全排放标准，是核工业运行的重要前提。此外，偶发性的核电站事故，对放射性废水的处理也提出了更高和更为急迫的要求。锶、钴、铯作为放射性废水中的典型放射性元素，制备相关的选择性吸附剂对放射性废水的处理具有重大意义。

壳聚糖是一种天然有机高分子材料。从结构上分析，它是甲壳素脱乙酰的产物，富含氨基和羟基，这些基团中的原子存在孤电子对，可以与金属离子配位结合，从而达到从废水中去除重金属和放射性核素的目的。壳聚糖来源广泛、廉价易得，具备生物相容性好、可生物降解等特点，使得壳聚糖受到了广泛的关注。但是其机械强度低、吸附选择性不强、饱和吸附量相对较低等因素制约了其在废水领域的应用。为了进一步改善壳聚糖的物理化学特性，提高其对放射性核素的吸附选择性，并实现吸附剂在水处理领域中的快速分离，制备高效的磁性壳聚糖改性材料对放射性废水的处理和对壳聚糖材料的发展都具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性氰基化壳聚糖及其制备方法和应用。具体技术方案如下：

一种磁性氰基化壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

(1)向壳聚糖的乙酸溶液中添加含Fe³⁺的盐和含Fe²⁺的盐，搅拌混合，得到混合溶液；将上述混合溶液以液滴形式滴到氢氧化钠溶液中，静置，然后过滤，所得固体颗粒进行冷冻处理，得到磁性壳聚糖颗粒；

(2)向上述磁性壳聚糖颗粒中添加丙烯腈溶液，搅拌反应，然后过滤，所得固体颗粒用乙醇洗涤，干燥后得到磁性氰基化壳聚糖。

所述壳聚糖的乙酸溶液中壳聚糖的质量分数为3％-4％，乙酸的体积分数为3％-4％；所述含Fe³⁺的盐和含Fe²⁺的盐以混合水溶液的形式添加，混合水溶液中Fe³⁺的质量分数为5％～15％，Fe²⁺的质量分数为1％～10％，Fe³⁺和Fe²⁺的摩尔比为1.8:1～2:1。

所述含Fe³⁺的盐为FeCl₃、Fe(NO₃)₃、NH₄Fe(SO₄)₂或Fe₂(SO₄)₃，所述含Fe²⁺的盐为FeCl₂、Fe(NO₃)₂或FeSO₄。

所述含Fe³⁺的盐和含Fe²⁺的盐的混合水溶液中加入盐酸以抑制Fe²⁺氧化。

所述氢氧化钠的质量分数为20％-35％。