[发明专利]一种磁性壳聚糖埃洛石染料吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及环境材料技术领域，尤其涉及一种磁性壳聚糖埃洛石染料吸附剂的制备方法及其应用。这种制备方法包括以下步骤：除去埃洛石表面的二氧化硅，得到纯化埃洛石；将壳聚糖和所述纯化埃洛石加入酸液中，壳聚糖溶解、纯化埃洛石分散在壳聚糖溶液中，得到溶液A；在保护气氛下配置含有二价铁和三价铁的溶液B；在保护气氛下，将溶液A和溶液B混合得到溶液C，将溶液C加入沉淀剂中，过滤得到微球，将微球洗涤至中性得到磁性壳聚糖埃洛石染料吸附剂。本申请制备出了具有磁性的壳聚糖埃洛石复合水凝胶，并将吸附剂用于溶液中染料去除，该吸附剂同时对刚果红和亚甲基蓝具有较高的吸附容量和快速的磁分离能力。

技术领域

本发明涉及环境材料技术领域，尤其涉及一种磁性壳聚糖埃洛石染料吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着我国纺织印染工业的迅速发展，染料废水已经成为了当今最主要的水污染源之一，其排放量约为工业废水总排放量了的十分之一。这些废水来自于印染加工中漂练、染色、印花、整理等工序，具有量大、浓度高、成分复杂、色度高等特点，即使在污染物浓度很低的情况下，排入水体也会影响水的透光性及水生生物的生长，并且极易导致水体富营养化的发生，破坏水体生态平衡，所以染料废水污染治理的工作十分紧迫。

壳聚糖（聚（1-4）-2-氨基-β-D 葡萄糖，chitosan，CS）是由地球上含量第二大的天然聚合物——甲壳素经脱乙酰化处理后得到的衍生物，其结构中含有大量的氨基和羟基，这些基团易于实现功能化改性，可通过氢键、静电、范德华力与染料分子相互作用，进而达到吸附染料分子的目的，然而壳聚糖自身机械强度与吸附染料的种类相对有限。埃洛石纳米管（Halloysites，HNTs）由外层的硅氧四面体和内层的铝氧八面体规则排列而成，其作为一种具有管状纳米结构、大长径比、天然可用性、丰富的功能性、良好的生物相容性和高机械强度等诸多优异性能的纳米填料，埃洛石纳米管的引入能够改善壳聚糖微球的机械性能和增加其吸附种类与吸附容量。

然而，现有技术中的研究局限于提升其吸附率而忽视了吸附的后处理、分离等问题。相对于其他的方法，磁分离具有稳定、生产连续性好等特点。有报道通过在反应釜内高温反应先合成Fe₃O₄磁性微球，再使用硅进行包覆，最后通过与一定比例的N,N- 二甲基甲酰胺、甲苯、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷反应获得氨基功能化磁性微球。可对蒽醌类、偶氮类和三芳基甲烷类等有毒染料进行去除。目前报道中的磁性吸附材料大多需要复杂的制备工艺，制备过程往往需要高温反应，且制备周期较长，耗能较大。

硅盐酸通报公开的马文清等《磁性埃洛石复合材料的制备及其对亚甲基蓝吸附性能研究》中，采用化学共沉淀法合成了磁性埃洛石复合材料，可用于吸附亚甲基蓝。王鹏等《磁性Fe₃O₄/壳聚糖复合微粒对刚果红染料吸附性能研究》中，采用一步共沉淀法合成了磁性Fe₃O₄/壳聚糖复合微粒，可用于吸附刚果红。然而，由于埃洛石受到尺寸效应、表面电子效应以及表面羟基形成的氢键作用等影响，埃洛石的分散性较差，易发生团聚现象。如果仅仅将这两种技术进行简单的结合，会存在埃洛石与壳聚糖混合不均匀的问题。同时壳聚糖溶液具有一定的粘度，会进一步导致分散效果的降低。

现有技术中，开发了通过戊二醛等交联剂使得壳聚糖和埃洛石之间发生交联作用，从而形成多孔复合微球的技术。比如郑州大学学报（工学版）公开的张冰等《壳聚糖/埃洛石纳米管复合多孔颗粒制备》中，郑州大学的《壳聚糖埃洛石纳米管复合材料制备及其性能研究》中，均通过戊二醛饱和的甲苯溶液作为交联剂制备CTS/HNT复合微球，可以用于吸附甲基橙。其中，壳聚糖上的氨基通过戊二醛交联结合在一起，形成了-C=N-官能团，这种CTS/HNT复合微球减少了壳聚糖上的氨基官能团，导致吸附性降低。

发明内容

本发明要解决上述问题，提供一种磁性壳聚糖埃洛石染料吸附剂的制备方法及其应用。

本发明解决问题的技术方案是，首先提供一种磁性壳聚糖埃洛石染料吸附剂的制备方法，包括以下步骤：