[发明专利]一种泡沫状磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种泡沫状磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法，该泡沫吸附剂是利用碳酸氢钠和乙酸反应生成的二氧化碳进行发泡，并在丙三醇的辅助和保护下制备得到的，泡沫吸附剂中孔洞大小和分布更均匀，壳聚糖上保留的活性基团数量更多，因而该吸附剂对金属离子具有更好的吸附性，有利于泡沫状壳聚糖基吸附剂在水处理中的大规模应用。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种泡沫状磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着水中重金属污染的加剧，对重金属去除技术的研究不断加深。吸附法因具有操作简单，去除效率高等优点而被大范围使用，被认为是最有潜力的重金属离子的处理方法。吸附剂的选择对吸附效果具有决定性的作用。生物吸附剂因具有来源广泛、环境友好、成本低廉，可以避免传统吸附法产生二次污染的等优点，已得到了国内外研究学者的广泛关注。其中，壳聚糖因分子中含有可以和金属离子发生螯合、吸附或者离子交换作用的羟基、氨基及酰氨基等活性基团，从而对溶液中的重金属离子具有较高的去除效率。

目前，已有大量关于壳聚糖基吸附剂去除重金属离子的研究。为了便于应用，壳聚糖基吸附剂通常被成型为珠体、粉末状、颗粒状和膜状等。吸附剂物理结构对于吸附剂的渗透率、选择性和持久性等性能具有重要影响。大量文献研究证明，多孔泡沫具有相互穿插的网络结构，可以提供较强的机械性能，丰富的孔道结构可以提供较大的比较面积，使得泡沫吸附剂具有较大的吸附容量和吸附速率，使得泡沫状吸附剂得到了研究者的广泛关注。李晓丽等制备了PVA/CTS泡沫树脂处理含铜废水和染料废水，吸附剂比表面积达32.87m² g^-1，在180min时基本达到吸附平衡，对铜和MG的最大吸附容量分别193.39mg g^-1和380.65mg g^-1，经过6次吸附-解吸循环实验，对铜和MG的吸附容量分别保持在77%和97%，在低浓度条件下，PVA/CTS泡沫可以实现瞬间吸附，降低了吸附过程的运行费用和时间。Mangaleshwaran等制备了聚氨酯泡沫树脂处理镍离子废水，反应时间在120min时基本达到吸附平衡，最大吸附容量为24.89mg/g,并可以在动态吸附柱中进行连续反应且保持较高的吸附容量。

但是，现有的泡沫状壳聚糖基吸附剂的制备方法比较复杂和繁琐，且由于选用原材料或制备方法等的不合理，导致泡沫状壳聚糖吸附剂中孔洞分布不均，能吸附重金属的基团活性差、数量少，吸附剂的吸附性能受到严重影响，且泡沫状壳聚糖基吸附剂因密度低，存在难以从溶液分离的缺点，严重限制了泡沫状壳聚糖基吸附剂的大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有泡沫状壳聚糖基吸附剂所存在的上述不足，提供一种泡沫状磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法；该吸附剂是利用碳酸氢钠和乙酸反应生成的二氧化碳进行发泡，并在丙三醇的辅助和保护下制备得到的，吸附剂中孔洞大小和分布更均匀，壳聚糖上保留的活性基团数量更多，因而该吸附剂对金属离子具有更好的吸附性，有利于泡沫状壳聚糖基吸附剂在水处理中的大规模应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种泡沫状磁性壳聚糖吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将壳聚糖和四氧化三铁均匀分散在水中，形成混合悬浊液；在混合悬浊液中加入丙三醇和乙酸，搅拌形成混合凝胶；

（2）在混合凝胶中加入碳酸氢钠，搅拌形成泡沫状凝胶；

（3）将泡沫状凝胶固化形成泡沫状材料；

（4）将泡沫状材料依次用酸溶液、碱溶液和水进行处理至中性，得到泡沫状磁性壳聚糖吸附剂。