[发明专利]一种去除水中铜离子的杂化膜吸附剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种去除水中铜离子的杂化膜吸附剂的制备方法及应用，先由壳聚糖/环氧氯丙烷溶液与含有钛酸四丁酯和乙酰丙酮的钛基前驱体反应制备杂化前驱体，将所得到的杂化前驱体加入到聚乙烯醇水溶液中进行反应，所得物质静置脱泡得到涂膜液，然后将涂膜液在支撑体上涂膜得到膜片。干燥后即得到可用于去除水中铜离子的杂化膜吸附剂。在使用时，首先将含铜废水通入集成膜分离器，采用错流操作方式，在板式膜分离器节段吸附去除水中大部分铜离子；在卷式膜分离器节段再去除水中微量铜离子。在分离过程中，杂化膜起到吸附剂及膜过滤双重作用，其工艺流程短、操作简便、杂化膜易于清洗、选择性好等优点，可用于含铜废水的净化处理。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别是涉及一种去除水中铜离子的杂化膜吸附剂的制备方法及应用。

背景技术

中国专利201310098223.1提出了一种去除水溶液中二价铜离子的方法，是将壳聚糖和环氧氯丙烷进行接枝共聚合成交联壳聚糖螯合树脂，再将交联壳聚糖与聚羟基铝交联膨润土进行插层处理，用改性膨润土去吸附水溶液中的二价铜离子；该方法主要是以改性膨润土复合材料来吸附铜离子，存在树脂与膨润土易分离脱落、稳定性差等缺点，其应用价值有限。

中国专利200810034457.9提出了一种快速去除废水中金属铜离子的方法，是将活化的尼龙膜与壳聚糖键合，再用环氧氯丙烷改性至得到改性尼龙膜，由此用改性尼龙膜来吸附铜离子；该方法存在反应步骤多，程序繁杂等缺点，其应用价值有限。

中国专利201910710903.1提出了一种可吸附Cu²⁺离子的新型膜吸附剂的制备方法，是以二苯并18冠6醚为原料，将二甲酰基二苯并18冠6醚掺入壳聚糖中，经缩醛反应形成膜吸附剂，再吸附去除金属铜离子；该方法存在反应步骤多，而且是有机膜，存在耐温性能差等缺点，其应用价值有限。

发明内容

本发明的目的是提出一种去除水中铜离子的杂化膜吸附剂的制备方法及应用，以克服现有技术上的缺陷，为含铜水溶液中铜离子的去除提供一条简便、高效的新型吸附方法。

为实现该目的，本发明采用了以下技术方案：一种去除水中铜离子的杂化膜吸附剂的制备方法，步骤如下：

①、杂化前驱体的制备

(一)、先将壳聚糖溶于2％乙酸中，搅拌2h，再按质量比壳聚糖：环氧氯丙烷＝1：1～5的比例加入环氧氯丙烷，继续搅拌2h，得到均匀的壳聚糖/环氧氯丙烷溶液；

(二)、将钛酸四丁酯用适量正丁醇溶解，再按质量比钛酸四丁酯：乙酰丙酮＝5～10：1的比例加入乙酰丙酮，不断搅拌使其混合均匀，室温条件下继续搅拌1～2h，得到含有钛酸四丁酯和乙酰丙酮的钛基前驱体；

(三)、将步骤(二)得到的钛基前驱体加入到步骤(一)制备的壳聚糖/环氧氯丙烷溶液中，室温条件下继续搅拌2～3h，得到含有无机组分的杂化前驱体；

②、涂膜液的制备

将步骤①得到的杂化前驱体加入到质量百分浓度为5％的聚乙烯醇(PVA)水溶液中，室温搅拌1～5h，得到混合物，再加入0.1～1g的交联剂，继续搅拌3～5h，进行交联反应，将所反应得到的混合物静置脱泡1～12h得到涂膜液；

③、杂化膜的制备

将上述步骤②静置脱泡后的涂膜液在支撑体上涂膜至得到膜片，或者，将上述静置脱泡所得到的涂膜液先用溶剂溶解，然后再将所得到的物质在支撑体上涂膜至得到膜片；

再将所得到的膜片，在室温下放置1～48h，然后将膜片与支撑体分离，膜片在0～60℃条件下干燥1～48h，冷却后即得到不带有支撑体的用于去除废水中铜离子的杂化膜吸附剂；或者，膜片和支撑体不分离，将膜片和支撑体共同在0～60℃条件下干燥1～48h，即得到带有支撑体的用于去除废水中铜离子的杂化膜吸附剂。