[发明专利]一种淀粉基碳复合材料及其在选择性高效吸附汞离子和亚甲基蓝上的应用

说明书

本发明涉及一种改性淀粉，具体涉及一种制备简单、安全无毒、可生物降解的改性淀粉的制备方法，还涉及其作为吸附剂吸附重金属离子和有机物的应用，属于改性淀粉材料技术领域。以淀粉为原料，配以硫脲、氯化钨进行修饰，经过一系列配位作用或鳌合作用与重金属离子结合在一起，从而产生对重金属离子吸附的效果，制备出一种淀粉基碳复合材料，即改性淀粉复合材料。制备简单、绿色环保、可循环利用、性能优良、实用价值更高的改性淀粉吸附剂，能有效去除废水中的Hg²⁺离子和亚甲基蓝等有机物，损失率低，可以生物降解，重复使用，有望发展成为新型水处理剂。

技术领域

本发明涉及一种淀粉基碳复合材料，具体涉及一种制备简单、安全无毒、可生物降解的改性淀粉的制备方法，还涉及其作为吸附剂吸附重金属离子和有机物的应用，属于改性淀粉材料技术领域。

背景技术

当今，随着现代工业的发展和频繁的人类活动，生态环境中的重金属污染日趋严重，严重威胁人类健康，积极开展重金属的污染行为研究及其防治工作已成为近年来研究的热点。

目前，关于如何处理重金属离子的相关研究较多，其中，吸附法具有净化效果好、可回收资源、操作简单、实用有效的特点，已得到广泛的应用。吸附法的关键是选择吸附速率快、吸附容量大、适用离子范围广、再生容易的优良吸附剂，而吸附剂的制备方法是实现吸附剂上述优异效果的关键。改性淀粉复合材料比表面积大、吸附容量大，是一种很好的吸附剂，但传统的改性淀粉对重金属离子的选择性不高，对金属离子吸附效果有限，且使用后不可生物降解、不能循环再利用，形成了环境负担，易出现二次污染。因此，开发一种可吸附重金属离子、绿色环保型的新型改性淀粉材料吸附剂具有重要意义。

天然高分子化合物大多富含羧基、羟基、氨基等活性官能团，易通过静电作用、配位络合作用等方式吸附重金属离子，且来源广泛、廉价易得，具有生物相容性好、可生物降解等优点。淀粉是一种丰富可再生的天然高分子聚合物，改性淀粉可通过各种制备方法从天然淀粉中制得，成本低、获取简单。目前，改性淀粉已被广泛应用于废水中重金属的处理，并且为了提升改性淀粉对重金属的去除效果，有较多改性淀粉制备的报道，例如专利CN109054076 A公开了一种三维多孔改性淀粉的制备方法及所得产品和应用，步骤是：将淀粉分散于水中，加热糊化后加入纳米碳酸钙分散液，搅拌反应，使糊化淀粉包覆到纳米碳酸钙粒子表面；反应后，静置，过滤、洗涤，所得表面包覆淀粉的纳米碳酸钙粒子分散到EDTA溶液中，充分搅拌，除去纳米碳酸钙粒子，然后用水洗涤，干燥，即得。但其对汞离子的吸附效果不佳；专利CN201610183803 .4公开了一种碳酸钙基螯合吸附剂的制备方法，该方法是：将糊化后的变性淀粉与偶联剂、碳酸钙粉末混合，在40-60℃下搅拌混合30-50分钟，得到，所用的碳酸钙粉末为400目-1500目。该专利是利用碳酸钙作为基质通过偶联剂螯合变性淀粉而成为吸附剂，偶联剂起到连接碳酸钙和螯合淀粉的作用，最终产品是变性淀粉-碳酸钙-偶联剂的复合物。该吸附剂仅是简单的将变性淀粉和碳酸钙连接在一起，无法形成多孔结构，且经过验证仅能对铜离子和镉离子起到较好的吸附效果，对其他金属离子例如汞离子、铅离子等的吸附效果不佳，且对金属离子的吸附量较低。此外，该吸附剂存在偶联剂、碳酸钙化学原料，无法完全实现生物降解，对环境还会存在一定污染。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种新型淀粉基碳复合材料的制备方法，该方法操作简单、便于实施，不使用偶联剂，所得改性淀粉比表面积大、吸附容量大、选择性强。

本发明还提供了按照上述方法制得的淀粉基碳复合材料及其作为吸附剂吸附重金属离子和有机物的应用，本发明淀粉基碳复合材料吸附容量大、性能稳定、能高效吸附多种重金属离子和有机污染物，可重复利用，也可以完全生物降解，绿色安全，实用价值更高。

本发明具体技术方案如下：

一种淀粉基碳复合材料，原料包括：淀粉、氯化钨、甘油、硫脲，所述的氯化钨、甘油、淀粉、硫脲加入量为1 g：40 ml：1 g：0.5 g。