[发明专利]一种负载活性炭的壳聚糖柔性复合薄膜材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及印染废水处理技术领域，具体涉及一种负载活性炭的壳聚糖柔性复合薄膜材料及其制备方法与应用。所述复合薄膜材料是由壳聚糖基体和负载在该基体上的活性炭颗粒形成的三维网状多孔结构，且所述活性炭被壳聚糖基体紧密固定于复合薄膜中。本发明的这种具有三维网状多孔结构的复合薄膜材料再结合壳聚糖的亲水性保证了复合薄膜具有较高的水通量，提高了其对污染物的过滤和吸附效率。另外，这种复合薄膜材料的三维网状多孔结构和活性炭本身的多孔结构强强联合，形成协同效应，发挥出了极高的吸附能力，同时通过壳聚糖将活性炭紧密结合于复合薄膜中，克服了活性炭不易从水中分离、再生困难、处理成本高的缺点。

技术领域

本发明涉及印染废水处理技术领域，具体涉及一种用于印染废水处理的负载活性炭的壳聚糖柔性复合薄膜材料及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

进入二十一世纪以来，我国工业稳步高速高质量发展，其中印染行业的发展得到了政府和纺织业界的高度重视。目前国内外印染工业的发展趋势是高效、节能和环保，然而印染加工过程中各工序所排放的印染废水排放量大，难易降解，对水环境污染严重。罗丹明B，又称玫瑰红B，是一种应用十分广泛的鲜桃红色二苯骈六元氧杂环系有机染料。在2017年世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，罗丹明B被列为3类致癌物——可疑对人致癌。因此，若不对含罗丹明B等染料的印染废水进行妥善处理而直接排放将对水环境和人类健康造成极大危害，因此印染废水的处理技术得到了国内外研究人员的广泛重视。

活性炭作为目前应用最为普遍的吸附剂，通过物理吸附和化学吸附的综合作用进行吸附处理；罗丹明B则是印染废水中具有代表性的染料模型物质。近年来，国内外以活性炭为吸附剂对印染废水模型物质罗丹明B溶液的吸附行为的研究增多，并为吸附法处理印染废水提供了有力的理论研究基础。然而，传统的单一活性炭只对部分染料表现出良好的吸附性能，不能处理废水中的胶体疏水染料，且需要高额的再生费用。

发明内容

针对上述的问题，本发明提出了一种用于印染废水处理的负载活性炭的壳聚糖柔性复合薄膜材料及其制备方法与应用。本发明将活性炭进行改性处理提高其吸附性能和催化性能，并与壳聚糖薄膜复合制备壳聚糖/活性炭柔性复合薄膜，该复合薄膜对印染废水中的罗丹明B具有优异的吸附性能且可循环利用。为实现上述目的，本发明技术方案如下。

在本发明的第一方面，提供一种负载活性炭的壳聚糖柔性复合薄膜材料，其是由壳聚糖基体和负载在该基体上的活性炭颗粒形成的三维网状多孔结构，且所述活性炭被壳聚糖基体紧密固定于复合薄膜中。

进一步地，所述复合薄膜材料中，壳聚糖的脱乙酰度为75-85％。壳聚糖是甲壳素的部分脱乙酰基化合物，其分子式为(C₆H₁₁-NO₄)_n，尽管壳聚糖具有无毒性、生物可降解性的同时兼备优良的螯和、吸附特性，成为极佳的印染废水处理材料，而且在制造和降解过程均可最大限度的降低对自然环境的影响。

进一步地，所述复合薄膜材料中，壳聚糖基体薄膜的厚度为80-100μm。在本发明中，这种复合薄膜材料回收利用便捷，仅通过将壳聚糖基复合薄膜溶解到适当的溶剂当中，高分子聚合物和填料都得到有效回收利用。

进一步地，所述复合薄膜材料中，壳聚糖基体薄膜内的孔径直径约为0.2～3μm。

进一步地，所述复合薄膜材料中，活性炭和壳聚糖的质量比为0.2：1-0.35：1。

进一步地，所述复合薄膜材料中，所负载的活性炭颗粒直径为50～150μm。

在本发明的第二方面，公开一种负载活性炭的壳聚糖柔性复合薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：