选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，先将壳聚糖‑氧化石墨烯复合材料均匀分散在乙酸溶液中，加入3‑巯基丙基三甲氧基硅烷后搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液调节体系的pH值，加入戊二醛溶液进行搅拌得到混合均匀溶液，再将混合均匀溶液在3～4℃放置20h以上经后处理得到巯基改性壳聚糖‑氧化石墨烯复合材料。本发明专利技术克服现有技术中吸附材料难以从复杂的环境中选择性吸附银离子的缺点，本发明专利技术制得的吸附材料不仅吸附容量较大，而且能够实现快速地选择性吸附银离子，银离子吸附平衡时间远小于现有技术的吸附平衡时间。

Process for preparing adsorption material for selective adsorption of silver ions

Adsorption material and preparation method of the invention relates to a selective adsorption of silver ions, the chitosan graphene oxide composite material dispersed in acetic acid solution, adding 3 mercaptopropyltrimethoxysilane after stirring, adding sodium hydroxide solution to adjust pH value, stirring evenly mixed with glutaraldehyde solution the solution, then mixed homogeneous solution at 3 to 4 DEG C placed above 20h by postprocessing by thiol modified chitosan graphene oxide composite material. The invention overcomes the disadvantages of adsorption materials difficult to from the complex environment of the selective adsorption of silver ions in the prior art, the prepared adsorbent not only larger adsorption capacity, and can achieve rapid and selective adsorption of silver ions, silver ion adsorption equilibrium time is far less than the adsorption equilibrium time of the current technology.

【技术实现步骤摘要】
选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法
本专利技术属吸附材料领域，涉及一种选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法。
技术介绍
银是一种重要的贵金属，广泛应用于工艺品、电子电器、摄影、医疗、成像等行业，大量的含银废水也由此产生，例如电镀厂含银废水、废照像定影液、半导体生产管芯的处理废液、实验室CODCr分析废液等，其中大部分的含银废水并不单单只含有银离子，还含有其他金属离子，如Cr6+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+等，如不妥当处理，会对环境及人体健康造成极大的危害。当前常用的提取方法有沉淀法、电解法、离子交换法、置换法、吸附法等，但都有一定的局限性，沉淀法对pH值要求高，需使用过量阴离子溶液，易造成二次污染；电解法对浓度要求高，通常与其他方法连用；离子交换法所用离子交换剂易受污染或氧化失效等因素影响，费用高，对解吸要求也高；置换法需以牺牲其他金属为代价；吸附法虽能够弥补其他方法能耗大、有二次污染、对痕量银作用不大等缺点，但是不同吸附剂之间差异较大，且绝大多数的吸附剂不具有选择性吸附的功能，这对于从复杂环境中提取银离子是不利的。氧化石墨烯是一种准二维层状结构化合物，拥有巨大的表面积以及羧基、羟基、羰基、环氧基等含氧官能团，具有良好的亲水性、相容性，能够很好的分散在溶剂中。氧化石墨烯的极大的比表面积，可以使其作为很多纳米材料的载体。这些含氧官能团不仅自身能够与金属离子发生配位络合作用，还可以通过功能化改性生成具有实用价值的功能性纳米材料。近年来研究表明，氧化石墨烯及其复合材料对重金属离子和染料均有很好的吸附效果。壳聚糖是甲壳素脱乙酰化而得到的一种天然生物高分子，自然界含量丰富，且具有生物相容性良好、无毒无害、易于降解等优点，在去除重金属离子和染料上有着广泛的应用。壳聚糖分子链上含有大量的氨基和羟基，游离的氨基和羟基通过氢键或盐键的作用与金属离子形成不同的配位，生成稳定的螯合物。目前，已有研究者将氧化石墨烯与壳聚糖复合制备氧化石墨烯/壳聚糖复合材料并将其应用于吸附重金属。例如，Zhang(ZhangL,LuoHJ,LiuPP,etal.Anovelmodifiedgrapheneoxide/chitosancompositeusedasanadsorbentforCr(VI)inaqueoussolutions[J].InternationalJournalofBiologicalMacromolecules,2016,87:586-596.)将用EDTA-2Na改性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料用于Cr4+吸附，在pH＝2时，吸附量达到最大为86.17mg/g，吸附过程是自发的、吸热的而且符合准二级动力学模型，其吸附等温线符合Freundlich吸附模型，为多层吸附；Wang(WangY,LiL,LuoC,etal.RemovalofPb(2+)fromwaterenvironmentusinganovelmagneticchitosan/grapheneoxideimprintedPb(2.)[J].InternationalJournalofBiologicalMacromolecules,2016,86:505-511.)将一种磁性壳聚糖涂于氧化石墨烯表面制备Pb2+印迹材料用于Pb2+吸附，吸附剂最大吸附量为79mg/g，而且回用性好，回用5次后的吸附容量为初始饱和吸附量的90％；武文琴(武文琴.氧化石墨烯及其复合材料对重金属铜的吸附性能研究[D].湖南大学,2013.)将质量分数10％的氧化石墨烯与交联的壳聚糖进行复合以提高对Cu2+吸附性能，结果表明，与交联的壳聚糖相比，Cu2+吸附量提高近一倍。然而这些研究都旨在于去除对环境或人体有害的重金属，而对其他贵金属尤其是银离子的研究较少。现有技术中用于吸附银离子的一般为其他材料，苏珍(苏珍.聚间苯二胺的醇体系化学氧化制备及其银离子吸附性能[D].中南大学,2014.)选取甲醇体系下合成的吸附性能最优的PmPD-M100为吸附剂，考察了共存离子(铅、锌、铜离子)对银离子吸附的影响，反应72h达到平衡，最大吸附量2318.5mg/g；王文栋(王文栋,张健伟,郑积烽,吕秋丰.三聚氰胺改性木质素的制备及银离子吸附性能[J].化工学报,2013,(04):1478-1484.)研究了三聚氰胺改性酶解木质素(MEHL)对银离子的吸附，发现吸附时间为36h时MEHL对银离子的吸附容量为944.1mg/g。虽然这些吸附材料能在一定程度上有效吸附银离子，但是吸附量较小，吸附时间过长，吸附选择性较差，因此制备一种能快速高效选择性吸附银离子的材料成为当前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中吸附材料难以从复杂的环境中选择性吸附银离子且吸附量小、吸附速率低的缺点，提供一种快速高效选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，步骤如下：(1)将壳聚糖-氧化石墨烯复合材料均匀分散在乙酸溶液中，加入3-巯基丙基三甲氧基硅烷后搅拌使其混合均匀，其中壳聚糖-氧化石墨烯复合材料与乙酸的质量比为1.2:1，3-巯基丙基三甲氧基硅烷与乙酸的体积比为5:4；(2)加入氢氧化钠溶液调节体系的pH值至7～7.5，然后加入戊二醛溶液进行搅拌得到混合均匀溶液，其中戊二醛与乙酸的体积比为3:16；(3)将混合均匀溶液在3～4℃放置20h以上进行充分反应经后处理得到巯基改性壳聚糖-氧化石墨烯复合材料，即为选择性吸附银离子的吸附材料。作为优选的技术方案：如上所述的选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，所述选择性吸附银离子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且对银离子的选择性高，在室温、离子液体的体积为20mL、离子液体中含23种离子、离子液体中不同离子的浓度为100mg/L、离子液体的pH为0.27以及吸附材料的用量为5mg的条件下，吸附银离子达到一半吸附量的时间为15～22s，达到吸附平衡的时间为1.5～2h，银离子的吸附率为99.05～99.32％，非银离子的总吸附率为3.65～3.82％。如上所述的选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，步骤(1)中，所述壳聚糖-氧化石墨烯复合材料中氧化石墨烯的含量为10wt％，壳聚糖的分子量为161.16，脱乙酰度为80～95％，所述乙酸溶液的浓度为2％v/v；所述均匀分散采用的是超声处理的方式，超声处理的功率53KHz，超声处理的时间为25～30min。如上所述的选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，步骤(2)中，所述氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L，所述戊二醛溶液的浓度为2.5％v/v，所述搅拌的速率为330～350rpm/min，搅拌的时间为4h，搅拌时间对最终产品的颜色影响较大，因为搅拌过程中3-巯基丙基三甲氧基硅烷上的巯基开始接枝在壳聚糖-氧化石墨烯复合材料上，搅拌不充分影响混合均匀性，从而导致产品有杂色出现。如上所述的选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，步骤(3)中，所述后处理是指用去离子水洗至中性然后真空冷冻干燥，其中真空冷冻干燥的真空度为9～27，温度为-51～-49℃，时间为12～16h，真空冷冻干燥时间可以根据产品的干燥情况进行调节。如上所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，其特征是，步骤如下：(1)将壳聚糖‑氧化石墨烯复合材料均匀分散在乙酸溶液中，加入3‑巯基丙基三甲氧基硅烷后搅拌使其混合均匀，其中壳聚糖‑氧化石墨烯复合材料与乙酸的质量比为1.2:1，3‑巯基丙基三甲氧基硅烷与乙酸的体积比为5:4；(2)加入氢氧化钠溶液调节体系的pH值至7～7.5，然后加入戊二醛溶液进行搅拌得到混合均匀溶液，其中戊二醛与乙酸的体积比为3:16；(3)将混合均匀溶液在3～4℃放置20h以上经后处理得到巯基改性壳聚糖‑氧化石墨烯复合材料，即为选择性吸附银离子的吸附材料。

【技术特征摘要】
1.选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，其特征是，步骤如下：(1)将壳聚糖-氧化石墨烯复合材料均匀分散在乙酸溶液中，加入3-巯基丙基三甲氧基硅烷后搅拌使其混合均匀，其中壳聚糖-氧化石墨烯复合材料与乙酸的质量比为1.2:1，3-巯基丙基三甲氧基硅烷与乙酸的体积比为5:4；(2)加入氢氧化钠溶液调节体系的pH值至7～7.5，然后加入戊二醛溶液进行搅拌得到混合均匀溶液，其中戊二醛与乙酸的体积比为3:16；(3)将混合均匀溶液在3～4℃放置20h以上经后处理得到巯基改性壳聚糖-氧化石墨烯复合材料，即为选择性吸附银离子的吸附材料。2.根据权利要求1所述的选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，其特征在于，所述选择性吸附银离子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且对银离子的选择性高，在室温、离子液体的体积为20mL、离子液体中含23种离子、离子液体中不同离子的浓度为100mg/L、离子液体的pH为0.27以及吸附材料的用量为5mg的条件下，吸附银离子达到一半吸附量的时间为15～22s，达到吸附平衡的时间为1.5～2h，吸附平衡时银离子的吸附率为99.05～99.32％，非银离子的总吸附率为3.65～3.82％。3.根据权利要求1所述的选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述壳聚糖-氧化石墨烯复合材料中氧化石墨烯的含量为10wt％，壳聚糖的分子量为161.16，脱乙酰度为80～95％，所述乙酸溶液的浓度为2％v/v；所述均匀分散采用的是超声处理的方式，超声处理的功率为53KHz，超声处理的时间为25～30min。4.根据权利要求1所述的选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L，所述戊二醛溶液的浓度为2.5％v/v，所述搅拌的速率为330～350rpm/min，搅拌的时间为4h。5.根据权利要求1所述的选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述后处理是指用去离子水洗至中性然后真空冷冻干燥，其中真空冷冻干燥的真空度为9～27，温度为-51～-49℃，时间为12～16h。6.根据权利要求1所述的选择性吸附银离子的吸附材料的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，耿旭，席永清，张芬芬，闫伟霞，路平，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31