含过渡金属离子的壳聚糖基活性炭的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含过渡金属离子的壳聚糖基活性炭的制备方法，先将壳聚糖溶于乙酸溶液中，调节溶液pH至3～6，加入金属盐，搅拌反应，用4wt% 的Na2CO3溶液调节溶液pH至8，壳聚糖过渡金属配合物析出，过滤，滤饼用水洗涤，真空干燥，再将所得壳聚糖过渡金属配合物在600℃～900℃条件下灼烧至恒重，所得粉末研磨后加至蒸馏水中，煮沸回流，抽滤，滤饼干燥后得到过渡金属离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭。本发明专利技术的制备方法可以制备新型的具有高吸附活性的活性炭，不仅拓展壳聚糖金属配合物的使用范围，还为壳聚糖过渡金属配合物的最终使命提供一条环保而又经济的途径，也丰富了生物质活性炭的来源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸附材料
，具体涉及多种含过渡金属离子的壳聚糖基活性炭的制备方法。
技术介绍
活性炭的外观呈黑色，内部孔隙结构发达，比表面积大、吸附能力强，是一类微晶质碳素材料，常用作吸附剂以及催化剂。活性炭在日常生活中的运用十分广泛，最常见的是用于水的净化，此外还可用于净化空气、血液以及脱色等方面。近年来对活性炭的研究越来越多，特别是在其结构改性方面。壳聚糖骨架上含有较多的-NH2、-OH，在不同的反应条件下，可与不同的过渡金属离子、稀土金属离子反应生成各种不同结构的金属配合物，使其在生物学、医学、化学催化、农业、环境等方面有广泛应用(壳聚糖基金属配合物材料及其应用现状，昆明理工大学学报，2002)。但是当壳聚糖金属配合物完成各种性能后，其处理方法通常是焚烧或卫生填埋，而使其面临新的环境问题。因此将壳聚糖金属配合物制备成负载金属的活性炭，为有效的解决方案之一。CN104549273A提供了一种负载金属氧化物的活性炭催化剂及其制备方法，先用强酸将金属氧化物溶解成酸性溶液，再用上述酸性溶液浸泡活性炭载体，使金属离子吸附到活性炭的孔隙中，然后用碱性溶液浸泡上述活性炭，使活性炭孔隙中的金属离子转化成不稳定固体金属氢氧化物，最后将上述活性炭催化剂晾干，送进加热炉中高温焙烧，使活性炭孔隙中金属氢氧化物转化为稳定的固体金属氧化物得到负载金属氧化物的活性炭催化剂。但是所得活性炭中金属含量低，而且操作过程复杂，不宜扩大生产。CN101085424A提供了一种消除有害物质的过渡金属改性活性炭制备方法，取铜、亚铁和镍的水溶性盐分别配置成水溶液，将50-80目的活性炭先后加入上述三种水溶液中浸渍、100-120℃烘干1-2小时，然后在惰性气氛中于300-500℃焙烧4-5小时，冷却得过渡金属改性活性炭。但是所得活性炭中金属分布不均一、含量低，活性炭吸附能力低。CN103803545A提供了一种利用化学络合过程制备铜金属掺杂活性炭的方法，以聚丙烯腈共聚物为原材料，用盐酸羟胺对其腈基基团进行官能化，得到含有大量氨基和羟基基团的产物，然后再与铜离子水溶液进行化学络合，得到铜掺杂聚丙烯腈，选用氢氧化钾为活化剂，在不同条件下对铜掺杂聚丙烯腈进行活化，得到铜掺杂活性炭。所得活性炭中金属含量低，操作过程复杂，而且存在有机试剂污染。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供多种含过渡金属离子的壳聚糖基活性炭的制备方法，为壳聚糖金属配合物完成各种使用性能后提供一种有效的最终解决方案，进一步拓展了壳聚糖类金属配合物的使用范围。技术方案：含过渡金属离子的壳聚糖基活性炭的制备方法，包括以下步骤：步骤1，壳聚糖过渡金属配合物的制备：将壳聚糖溶于乙酸溶液中，调节溶液pH至3～6，加入金属盐，搅拌反应，用4wt％的Na2CO3溶液调节溶液pH至8，壳聚糖过渡金属配合物析出，过滤，滤饼用水洗涤，真空干燥，得到壳聚糖过渡金属配合物；步骤2，过渡金属离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭的制备：将步骤1所得壳聚糖过渡金属配合物在600℃～900℃条件下灼烧至恒重，所得粉末研磨后加至蒸馏水中，煮沸回流，抽滤，滤饼干燥后得到过渡金属离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭。作为上述专利技术的进一步改进，步骤1中的金属盐为铁、锰、锌、铜、镍或钴的氯化物、硫酸盐或硝酸盐中的一种。作为上述专利技术的进一步改进，步骤1中壳聚糖中的氨基与金属盐的摩尔比为1:1～8:1。作为上述专利技术的进一步改进，步骤1中用1mol/LNaOH调节溶液pH至3～6。作为上述专利技术的进一步改进，步骤1中搅拌反应的温度为20℃～60℃，反应时间为4～12h。作为上述专利技术的进一步改进，步骤2中所得粉末研磨后的粒度为100～300目。作为上述专利技术的进一步改进，步骤2中蒸馏水与所得粉末的质量比为100:1，回流时间为3h。有益效果：1、可以制备新型的具有高吸附活性的活性炭；2、可以拓展壳聚糖金属配合物的使用范围；3、为壳聚糖过渡金属配合物的最终使命提供一条环保而又经济的途径，也为其他高分子类金属化合物的应用提供借鉴。附图说明图1为壳聚糖、壳聚糖-镍配合物、壳聚糖-铜配合物的红外光谱图；图2为壳聚糖样品活性炭、镍离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭，铜离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭的红外光谱图。具体实施方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1含镍离子壳聚糖基活性炭的制备方法，包括以下步骤：步骤1，镍离子-壳聚糖配合物的制备取4克壳聚糖粉末溶解在300mL的2％的乙酸溶液中(磁力搅拌机搅拌至透明均一状态)，用1mol/L的NaOH调溶液pH值至6。再与0.55～4.43g的NiCl2.6H2O反应，在50℃磁力搅拌反应，反应7h后，用4％Na2CO3水溶液调节溶液pH为8，壳聚糖镍配合物以凝胶状析出。过滤，滤饼用水洗涤，并用pH试纸测定滤饼的pH以及用硝酸银溶液检测其中的氯离子，洗涤直至pH为7及没有白色沉淀出现为止。最后在60℃下真空干燥，得到绿色配合物。图1(b)为镍离子-壳聚糖配合物(金属离子与壳聚糖中氨基的物质的量之比为4：1)的红外光谱图。从图上可以看出，由于镍离子与壳聚糖的络合，使得3600cm-1左右的醇羟基峰，1600cm-1氨基振动峰，都向低波数偏移，强度变弱步骤2，镍离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭的制备称取4g镍离子-壳聚糖配合物(步骤1中合成，镍离子与壳聚糖中氨基的物质的量之比为4：1)放入两个30mL坩埚中(分别编号1号、2号)，每个坩埚放入2g样品。设置马弗炉温度为700℃，先将马弗炉预热至400℃左右，然后用坩埚钳夹起坩埚放置于马弗炉中。当温度达到700℃时开始计时，灼烧1小时，冷却取出坩埚，放到电子天平上，1号称得的重量为0.82g，2号称得的重量为0.83g。再次将坩埚放回马弗炉中继续灼烧半小时，取出坩埚，1号称重得0.45g，2号称重得0.47g。继续放回灼烧半小时后取出，1号称重得0.25g，2号称重得0.27g。放回再烧15分钟，1号称重得0.25g，2号称重得0.27g。达到恒重后取出坩埚冷却至室温，合并两坩埚里的粉末，再用研钵研磨均匀，过100目筛。将过好筛的粉末加入到500mL三口烧瓶里，加300mL蒸馏水在电炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
含过渡金属离子的壳聚糖基活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，壳聚糖过渡配合物的制备：将壳聚糖溶于乙酸溶液中，调节溶液pH至3～6，加入金属盐，搅拌反应，用4wt% 的Na2CO3溶液调节溶液pH至8，壳聚糖过渡金属配合物析出，过滤，滤饼用水洗涤，真空干燥，得到壳聚糖过渡金属配合物；步骤2，过渡金属离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭的制备：将步骤1所得壳聚糖过渡金属配合物在600℃～900℃条件下灼烧至恒重，所得粉末研磨后加至蒸馏水中，煮沸回流，抽滤，滤饼干燥后得到过渡金属离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭。

【技术特征摘要】
1.含过渡金属离子的壳聚糖基活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，壳聚糖过渡配合物的制备：将壳聚糖溶于乙酸溶液中，调节溶液pH至3～6，加入金属盐，搅拌反应，用4wt%的Na2CO3溶液调节溶液pH至8，壳聚糖过渡金属配合物析出，过滤，滤饼用水洗涤，真空干燥，得到壳聚糖过渡金属配合物；
步骤2，过渡金属离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭的制备：将步骤1所得壳聚糖过渡金属配合物在600℃～900℃条件下灼烧至恒重，所得粉末研磨后加至蒸馏水中，煮沸回流，抽滤，滤饼干燥后得到过渡金属离子/N共掺杂壳聚糖基活性炭。
2.根据权利要求1所述的含过渡金属离子的壳聚糖基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤1中的金属盐为铁、锰、锌、铜、镍或钴的氯化物、硫酸盐或硝酸盐中的一种。
3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧春艳，李思东，付廷明，刘永海，郑慧，
申请(专利权)人：南京中医药大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32