[发明专利]一种壳聚糖-骨竹生物炭基微珠及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种壳聚糖‑骨竹生物炭基微珠的制备方法，包括以下步骤：首先，将骨粉与竹粉混匀，经第一炭化处理，获得骨竹生物炭；其次，将骨竹生物炭在碱性溶液中搅拌浸渍后取出，经第二炭化处理，获得改性后的骨竹生物炭；再次，将改性后的骨竹生物炭与壳聚糖溶解于酸性溶液中，混匀，获得溶液A；将溶液A滴入碱性凝固浴中老化处理，获得壳聚糖‑骨竹生物炭基水凝胶珠；最后，将所述壳聚糖‑骨竹生物炭基水凝胶珠加入交联溶液中进行交联改性，获得壳聚糖‑骨竹生物炭基微珠。本发明制备的壳聚糖‑骨竹生物炭基微珠对水体内的Cr(VI)和双酚A均具有良好吸附效果，在最佳条件下，对Cr(VI)的吸附量最高达321.80mg/g，对BPA吸附量最高达130.79mg/g。

技术领域

本发明属于改性生物炭的技术领域，具体涉及一种壳聚糖-骨竹生物炭基微珠及其制备方法与应用。

背景技术

纺织印染、金属加工、冶金电镀、皮革鞣制、矿石开采等工业活动都会用到大量的铬酸和重铬酸盐，在这些含铬化学药品的生产过程中有大量的铬渣产生，最终会转化为高毒性六价铬Cr(VI)稳定存在于水体中；同时，在上述工业活动中，也会使用一些含有双酚A(BPA)的药剂，导致BPA释放到水中，造成水污染。Cr(VI)因其高毒性、致癌性和潜在的生物累积性，被认为是毒性最强的重金属之一；而BPA已证明即使浓度低于1μg/m³也具有雌激素作用，进入人体会对男性生殖功能有不利影响、扰乱甲状腺功能、引起包括高血压、糖尿病、胰岛素抵抗和肥胖在内的一些心血管疾病。因此，迫切需要开发相关的技术和材料来实现对于废水中的六价铬与双酚A的有效处理。

生物炭是由生物质原料在较高温度和缺氧环境下热解制备而成的一种吸附剂，具有来源广泛、价格低廉、制备简单、比表面积高、孔隙结构丰富和表面官能团丰富等优点，常被用来吸附重金属或有机污染物。壳聚糖是一种天然的高分子螯合剂，可与过渡及稀土金属离子形成配合物，通常用作表面改性剂，以增加胺官能团，从而提高对重金属的吸附能力。然而，壳聚糖表面积较低、机械性能较差以及在酸性溶液中易溶解，并伴随有效组分的流失，限制了其在吸附领域的应用。

现有的一些研究中，采取了将生物炭与壳聚糖进行复合制备吸附剂的方案，然而制备获得的吸附剂产品往往只能定向吸附一种或多种同类型的污染物，难以实现对于不同类型污染物同步、高效的吸附处理。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种对水体内的Cr(VI)和双酚A均具有良好吸附性和处理效果的壳聚糖-骨竹生物炭基微珠的制备方法。

本发明的目的之二在于提供一种壳聚糖-骨竹生物炭基微珠，其表面及内部结构更有利于对Cr(VI)和双酚A进行吸附。

本发明的目的之三在于提供一种壳聚糖-骨竹生物炭基微珠在处理含有Cr(VI)和双酚A废水中的应用。

本发明实现目的之一采用的技术方案是：一种壳聚糖-骨竹生物炭基微珠的制备方法，包括以下步骤：

S1、将骨粉与竹粉混匀，经第一炭化处理，获得骨竹生物炭；

S2、将所述骨竹生物炭在碱性溶液中搅拌浸渍后取出，经第二炭化处理，获得改性后的骨竹生物炭；

S3、将所述改性后的骨竹生物炭与壳聚糖溶解于酸性溶液中，混匀，获得溶液A；

S4、将所述溶液A滴入碱性凝固浴中，经老化处理，固液分离，获得壳聚糖-骨竹生物炭基水凝胶珠；

S5、将所述壳聚糖-骨竹生物炭基水凝胶珠加入到交联溶液中进行交联改性，即获得壳聚糖-骨竹生物炭基微珠。