[发明专利]一种使用壳聚糖纳米微粒清除水中铜离子的方法

说明书

本发明涉及一种使用壳聚糖纳米微粒清除水中铜离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，配制壳聚糖的1%（v/v）醋酸溶液；第二步，配制多聚磷酸钠溶液；第三步，向壳聚糖的1%（v/v）醋酸溶液中滴加15%的氢氧化钠溶液，调节pH值，然后边搅拌边滴加多聚磷酸钠溶液，向反应体系中加入含铜废水，搅拌充分反应，反应时间为1‑3小时，加入含铜废水的体积根据废水中铜离子的含量确定；第四步，将反应液进行过滤，计算铜离子的去除率。龙虾壳经常是被作为废料丢弃，通过一系列的操作提取壳聚糖，利用其对重金属的吸附性能，有效去除工业废水中的重金属离子。通过改性加强壳聚糖对铜离子的吸附，且其完全可以被生物降解，不会造成环境污染。

技术领域

本发明涉及天然产物提取和应用技术领域，具体涉及一种使用壳聚糖纳米微粒清除水中铜离子的方法。

背景技术

龙虾壳中含有丰富的甲壳素和蛋白质，是一种不可多得的天然生物资源，具有很大的应用价值。海洋蟹、虾的外壳是提取壳聚糖的主要原料。壳聚糖是从龙虾壳提取的甲壳素经过脱乙酰基后的产物，其分子链中存在大量的羟基、氨基等功能团，对金属离子有较好的吸附和配位能力，能选择性吸附锰、铜、镍、银等金属离子。壳聚糖呈弱碱性，有很强的亲水性，在中性和碱性环境下稳定，可与盐酸和醋酸等无机和有机酸合成盐，故通常使用1％～3％的醋酸缓冲液作为壳聚糖溶液的溶剂，而且可被人体吸收。利用壳聚糖对金属离子的吸附作用，在环境保护和水处理等领域有广泛的应用前景。

铜是与人类关系十分密切相关的有色金属，对于生物而言，是必需元素。所以人体缺乏铜会引起贫血、毛发异常、骨和动脉异常，以至于脑障碍，但当人体摄入过量的铜后，就会刺激消化系统，引起腹痛、呕吐，长期过量摄入可造成肝硬化。

同时铜被广泛的作为内芯的导线应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。随着冶金工业和电子工业的发展，产生了大量的铜粉洗涤废水、电镀废水。吸附法处理重金属废水，并将现有的吸附剂改性提高其吸附性能，成为近年来研究的热点。

壳聚糖微粒的制备方法有共价交联法、乳滴聚结法、离子凝胶法等。采用离子凝胶法制备壳聚糖纳米微粒，是制备壳聚糖纳米微粒的一种简单、迅速的方法，该方法反应条件温和，因为无需使用有机溶剂，且能得到坚固、稳定性好、粒径均匀的壳聚糖纳米微粒，改性后的壳聚糖对铜离子的吸附效果显著提高。壳聚糖纳米微粒(CTS-NP)较为广泛的应用于人工器官、药物运输、基因转染及免疫预防等。

龙虾壳经常是被作为废料丢弃，通过一系列的操作提取壳聚糖使其变废为宝，利用其对重金属的吸附性能，有效去除工业废水中的重金属离子。通过改性加强壳聚糖对铜离子的吸附，且其完全可以被生物降解，不会造成环境污染。本专利中壳聚糖可以作为重金属离子捕集剂，有效去除工业废水中的重金属离子。此外，壳聚糖可以完全被生物降解，不造成环境污染。与壳聚糖相比，壳聚糖微粒具有颗粒直径小、比表面积大、方便分离回收等优点，对于处理含有较高浓度金属离子的废水有较大的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用壳聚糖纳米微粒有效清除水中铜离子的方法。本发明另一目的是将壳聚糖进行纳米化改造，从而对废水净化具有一定的现实意义。

一种使用壳聚糖纳米微粒清除水中铜离子的方法，包括如下步骤：

第一步，配制壳聚糖的1％(v/v)醋酸溶液：将壳聚糖粉末溶于1％(v/v)醋酸溶液，形成壳聚糖的1％(v/v)醋酸溶液；

第二步，配制多聚磷酸钠溶液：将多聚磷酸钠固体加入纯水中，充分搅拌形成多聚磷酸钠溶液；

第三步，向壳聚糖的1％(v/v)醋酸溶液中滴加15％的氢氧化钠溶液，调节pH值，然后边搅拌边滴加多聚磷酸钠溶液，向反应体系中加入含铜废水，搅拌充分反应，反应时间为1-3小时，加入含铜废水的体积根据废水中铜离子的含量确定；

第四步，将步骤三充分反应的反应液进行过滤，测定滤液中铜离子的含量，计算铜离子的去除率。