[发明专利]一种胺化磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种胺化磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法，该制备方法包括：（1）铵化磁性材料的制备；（2）铵化磁性壳聚糖吸附剂的制备；先通过对磁性材料的铵化处理，再与壳聚糖进行复合而得到的，使吸附剂中的氨基活性更高、含量更大，对金属离子的吸附量更大，与溶剂更易分离，对溶液中金属离子净化效果显著增加，有利于壳聚糖磁性吸附剂在水体净化中的大规模应用。

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别涉及一种胺化磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法。

背景技术

壳聚糖基复合吸附剂因性能优异得到了研究者的广泛关注，其中壳聚糖—磁性复合材料不仅具有壳聚糖对金属离子的吸附能力而且具有类似Fe₃O₄的磁性，得到的磁性壳聚糖既对金属离子具有吸附能力，而且复合以后具有极高的再生回收性能。磁性壳聚糖能够在简易的条件下分离金属离子，在大规模的动态吸附中具有较明显的优势；易于分离，吸附饱和后通过外加磁场吸引可快速将磁性壳聚糖从水体中分离，进而进行洗脱与再生。因此在处理污水中具有较好的应用前景。

目前壳聚糖磁性吸附剂中常见的磁性物质为铁的氧化物，如四氧化三铁，五氧化二铁等，经研究发现，单一的铁的氧化物虽然也对重金属离子具有一定的吸附作用，但需要在碱性条件下才会具有更好的吸附效果，且最大吸附量也较小，不能满足人们在水处理中对重金属吸附剂的性能需求。而人们在对壳聚糖吸附重金属离子原理的研究中发现，氨基对重金属离子具有很好的吸附作用，也是壳聚糖能吸附重金属离子的主要因素之一，因而，人们为了提高壳聚糖磁性吸附材料对重金属离子的吸附量，对壳聚糖进行多种氨基化改性。研究发现，虽然增加壳聚糖上的氨基数量，能一定程度的提高壳聚糖对重金属离子的吸附量，但却会导致壳聚糖溶解性增加，严重影响了壳聚糖吸附剂的回收，进而对重金属离子的去除效果差，因此，严重限制了氨基改性壳聚糖磁性吸附剂在水体净化中的大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术制备得到的壳聚糖磁性吸附剂对重金属离子的吸附量小、去除效果差的缺陷，提供一种胺化磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法；该吸附剂先通过对磁性材料的铵化处理，再与壳聚糖进行复合而得到的，使吸附剂中的氨基活性更高、含量更大，对金属离子的吸附量更大，与溶剂更易分离，对溶液中金属离子净化效果显著增加，有利于壳聚糖磁性吸附剂在水体净化中的大规模应用。

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

（1）铵化磁性材料的制备：将六水合氯化铁、氢氧化钠和无水乙酸钠溶解于乙二醇中后，加入己二胺，溶解后得到混合溶液；将混合溶液在180-220℃条件下进行铵化反应，得到铵化溶液；冷却铵化溶液，经固液分离得到铵化磁性材料；

（2）铵化磁性壳聚糖吸附剂的制备：将壳聚糖和铵化磁性材料在水溶液中分散均匀后，加入乙酸得到混合凝胶溶液；将混合凝胶溶液在氢氧化钠溶液中进行固化成型，得到凝胶材料；将凝胶材料与交联剂进行交联反应，反应完成后经洗涤至中性得到胺化磁性壳聚糖吸附剂。

一种胺化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法，先利用己二胺在特定的条件下对磁性材料进行铵化处理，用氨基对磁性材料进行修饰，从而能使磁性材料对金属离子的吸附量显著增加；再通过复合处理，使铵化磁性材料与壳聚糖结合，得到氨基含量更高、活性更大的磁性壳聚糖吸附剂，该吸附剂对金属离子具有更大的吸附量，更容易与溶剂分离，从而能对水溶液中金属离子的去除效果更好，且制备方法简单、可靠，有利于壳聚糖磁性吸附剂在水体净化中的大规模应用。

其中，步骤（1）中的六水合氯化铁为铵化反应提供铁离子，是铵化磁性材料的原材料之一；优选的，混合溶液中六水合氯化铁的质量分数为1%-3%。

其中，步骤（1）中的无水乙酸钠能活化六水合氯化铁，使六水合氯化铁能在己二胺的作用下形成铵化磁性材料；优选的，六水合氯化铁与无水乙酸钠的质量之比为1：1-2；通过优选，制备得到的铵化磁性材料吸附性能更好。