一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用技术

技术编号:15309978 阅读:168 留言:0更新日期:2017-05-15 17:36
本发明专利技术属于水处理药剂技术领域,具体涉及一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用。本发明专利技术吸附剂的制备是首先配制壳聚糖醋酸溶液和形成Y型沸石/纳米ZrO

Preparation method and application of modified chitosan / zeolite / nano zirconium adsorbent

The invention belongs to the technical field of water treatment medicament, in particular to a preparation method and application of modified chitosan / zeolite / nano zirconium adsorbent. The adsorbent is prepared by first preparing chitosan acetic acid solution and forming Y zeolite / nano ZrO

【技术实现步骤摘要】
一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用
本专利技术属于水处理药剂
,具体涉及一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用。
技术介绍
由于农业面源污染和工业污染,导致我国大部分地区地表水和地下水中含有硝酸盐和氨氮等污染物,根据《全国城市饮用水安全保障规划(2006-2020年)》数据,全国近20%的城市集中式地下水水源水质劣于III类,而硝酸盐、氨氮污染是主要的问题。尤其我国农村大部分地区的主要饮用水水源是地下水,而地下水中含有硝酸盐、氨氮污染对人体会产生较大的危害,硝酸盐通过破坏细胞和组织的呼吸,导致血液中乳酸、胆固醇和白血球增加,蛋白质大量减少,从而引起多种疾病,而水中氨氮会在处理过程中容易产生亚硝酸盐氮,而亚硝酸盐氮会和人体的蛋白质产生致癌的亚硝胺,长期饮用亚硝酸盐氮的水对人体危害极大。我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对硝酸盐、氨氮提出了较严格的要求,分别规定了以地表水为水源的硝酸盐限值是10mg/L、以地下水为水源的硝酸盐限值是20mg/L、氨氮的限值为0.5mg/L,而我国净水厂普遍采用常规工艺,即“混凝-沉淀-过滤-消毒”,该工艺对于硝酸盐、氨氮的去除能力较差。目前,硝酸盐、氨氮污染处理技术主要包括离子交换法、电渗析法、化学氧化法、生物法等,但是这些方法成本较高、受环境因素影响较大、并且易于产生二次污染物,因此不适宜饮用水处理技术的应用。壳聚糖(CTS)是一种阳离子多糖,广泛存在于甲壳类动物中,由于其分子结构中含有大量的氨基和羟基等活性基团,性质较活泼,可修饰、活化和偶联,因此可以发生多种化学改性,可通过酰化作用、N-烷基化作用、Schiff碱化作用、季铵盐化作用生成壳聚糖的多种衍生物,并且能与磁性材料、纳米材料、微生物、混凝剂等耦合形成多功能复合材料,在水处理尤其是饮用水处理领域有相当广阔的应用前景。
技术实现思路
针对水中存在硝酸盐、氨氮等污染问题,本专利技术提供一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用,目的是解决的现有常规处理工艺对水中硝酸盐、氨氮去除能力较差的问题。本专利技术的改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法按照以下步骤进行:(1)将壳聚糖加入到体积分数为0.8%~1.2%的醋酸溶液中,配制成重量分数1.8%~2.2%的壳聚糖醋酸溶液;(2)将Y型沸石与纳米ZrO2按照质量比(2-3):1混合,形成Y型沸石/纳米ZrO2混合物;(3)将步骤(2)中的混合物加入到步骤(1)中的壳聚糖醋酸溶液中,体积比例为1:(3-5),混合后置于50-55℃干燥箱内加热5-5.5h,形成改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物;(4)将步骤(3)中所得到的改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物,加入到体积分数为24.8%~25.2%的戊二醛溶液中,于58℃~62℃搅拌1h,得到反应产物;(5)用去离子水冲洗步骤(4)的反应产物至洗液为中性,再在58℃~62℃的干燥箱内干燥12h,将干燥产物粉碎,得到改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂。其中,所述的壳聚糖脱乙酰度≥85%。本专利技术的改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的应用按照以下步骤进行:将改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂投入到含硝酸盐、氨氮污染物的水样中,改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂投加量为1.0-1.5g/L,搅拌时间为30-40min,搅拌速度为80-100r/min,对硝酸盐的去除率可达到57.5%~70%,氨氮的去除率达到77.5-85.6%,反应温度范围为10-30℃。其中,所述的水样中硝酸盐污染物含量为20-30mg/L,氨氮污染物含量为2-5mg/L。与现有技术相比,本专利技术的特点和有益效果是:(1)本专利技术制备的改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂水处理药剂,是利用壳聚糖表面的多种活性官能团与硝酸盐、氨氮形成络合反应,以及Y型沸石孔道中含有的碱金属阳离子及水分子与硝酸盐、氨氮形成交换反应,并且利用壳聚糖/Y型沸石与ZrO2所形成的纳米结构,增加了颗粒表面的孔隙空间和比表面积,有利于颗粒与水中的硝酸盐、氨氮进行充分接触,提高颗粒表面的物理吸附作用,从而弥补了目前水厂使用的常规水处理药剂对超标硝酸盐、氨氮原水处理效果差的缺陷;(2)本专利技术制备过程简单,投加方便,可回收利用,受环境因素影响小,无需新增水处理构筑物,节约成本。附图说明图1是实施例1中制备的改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的扫描电镜图片;图2是实施例1-3中不同硝酸盐浓度改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂处理后出水硝酸盐浓度与去除率的对比图;图3是实施例1-3中不同氨氮浓度改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂处理后出水氨氮浓度与去除率的对比图。具体实施方式下述具体实施方式是对本
技术实现思路
的进一步说明,但本专利技术的实质内容并不仅限于下述具体实施方式所述,任何具体实施方式间的任意组合及对制备过程的简单变化均属于本专利技术所要求的保护范围。实施例1本实施例的改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备按照以下步骤进行:(1)将脱乙酰度为85%的壳聚糖加入到体积分数为0.8%的醋酸溶液中,配制成重量分数1.8%的壳聚糖醋酸溶液;(2)将Y型沸石与纳米ZrO2按照质量比2:1混合,形成Y型沸石/纳米ZrO2混合物;(3)将步骤(2)中的混合物加入到步骤(1)中的壳聚糖醋酸溶液中,体积比例为1:3,混合后置于50℃干燥箱内加热5h,形成改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物;(4)将步骤(3)中所得到的改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物,加入到体积分数为25.2%的戊二醛溶液中,于58℃搅拌1h,得到反应产物;(5)用去离子水冲洗步骤(4)的反应产物至洗液为中性,再在58℃的干燥箱内干燥12h,将干燥产物粉碎,得到粉末状改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂。通过扫描电镜观察粉末状改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂表面结构,如图1所示,从图1中可以看出吸附剂颗粒孔隙结构较多,孔径比表面积大,能够增加水中硝酸盐、氨氮等污染物与颗粒间的接触面积,提高了颗粒表面的物理吸附作用。本实施例的改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂去除硝酸盐、氨氮污染物的应用按照以下步骤进行:将改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂投入到含硝酸盐、氨氮污染物的水样中,改性壳聚糖/沸石/纳米锌吸附剂投加量为1.0g/L,搅拌时间为30min,搅拌速度为80r/min,硝酸盐的去除率可达到57.5%,如图2所示,氨氮的去除率达到77.5%,如图3所示,反应温度为10℃。其中,所述的水样中硝酸盐污染物含量为20mg/L,氨氮污染物含量为2.0mg/L。实施例2本实施例的改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备按照以下步骤进行:(1)将脱乙酰度为90%的壳聚糖加入到体积分数为0.8%的醋酸溶液中,配制成重量分数2%的壳聚糖醋酸溶液;(2)将Y型沸石与纳米ZrO2按照质量比2:1混合,形成Y型沸石/纳米ZrO2混合物;(3)将步骤(2)中的混合物加入到步骤(1)中的壳聚糖醋酸溶液中,体积比例为1:4,混合后置于55℃干燥箱内加热5.5h,形成改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物;(4)将步骤(3)中所得到的改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物,加入到体积分数为24.8%的戊二醛溶液中,于60℃搅拌1h,得到反应产物;(5)用去离子水冲洗步骤(4)的反应产物至洗液为中性,再在60℃的干燥箱内本文档来自技高网
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一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法及应用

【技术保护点】
一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法,其特征在于按照以下步骤进行:(1)将壳聚糖加入到体积分数为0.8%~1.2%的醋酸溶液中,配制成重量分数1.8%~2.2%的壳聚糖醋酸溶液;(2)将Y型沸石与纳米ZrO

【技术特征摘要】
1.一种改性壳聚糖/沸石/纳米锆吸附剂的制备方法,其特征在于按照以下步骤进行:(1)将壳聚糖加入到体积分数为0.8%~1.2%的醋酸溶液中,配制成重量分数1.8%~2.2%的壳聚糖醋酸溶液;(2)将Y型沸石与纳米ZrO2按照质量比(2-3):1混合,形成Y型沸石/纳米ZrO2混合物;(3)将步骤(2)中的混合物加入到步骤(1)中的壳聚糖醋酸溶液中,体积比例为1:(3-5),混合后置于50-55℃干燥箱内加热5-5.5h,形成改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物;(4)将步骤(3)中所得到的改性壳聚糖/沸石/纳米锆混合物,加入到体积分数为24.8%~25.2%的戊二醛溶液中,于58℃~62℃搅拌1h,得到反应产物;(5)用去离子水冲洗步骤(4)的反应产物至洗液为中性,再在58℃~62℃的干燥箱内干燥12h,...

【专利技术属性】
技术研发人员:郜玉楠孙美乔周历涛
申请(专利权)人:沈阳建筑大学
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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