一种胺化磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种胺化磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法，该制备方法包括：（1）铵化磁性材料的制备；（2）铵化磁性壳聚糖吸附剂的制备；先通过对磁性材料的铵化处理，再与壳聚糖进行复合而得到的，使吸附剂中的氨基活性更高、含量更大，对金属离子的吸附量更大，与溶剂更易分离，对溶液中金属离子净化效果显著增加，有利于壳聚糖磁性吸附剂在水体净化中的大规模应用。

Aminated magnetic chitosan adsorbent and preparation method thereof

The invention discloses an amine magnetic chitosan adsorbent and a preparation method thereof. The preparation method comprises: (1) the preparation of an ammoniated magnetic material; (2) the preparation of an ammoniated magnetic chitosan adsorbent; the amino activity of the adsorbent is made by ammoniating the magnetic material and compounding it with chitosan. Higher, higher content, greater adsorption capacity of metal ions, easier separation from solvent, significantly increased the purification effect of metal ions in solution, conducive to the large-scale application of chitosan magnetic adsorbent in water purification.

【技术实现步骤摘要】
一种胺化磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及水处理领域，特别涉及一种胺化磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法。
技术介绍
壳聚糖基复合吸附剂因性能优异得到了研究者的广泛关注，其中壳聚糖—磁性复合材料不仅具有壳聚糖对金属离子的吸附能力而且具有类似Fe3O4的磁性，得到的磁性壳聚糖既对金属离子具有吸附能力，而且复合以后具有极高的再生回收性能。磁性壳聚糖能够在简易的条件下分离金属离子，在大规模的动态吸附中具有较明显的优势；易于分离，吸附饱和后通过外加磁场吸引可快速将磁性壳聚糖从水体中分离，进而进行洗脱与再生。因此在处理污水中具有较好的应用前景。目前壳聚糖磁性吸附剂中常见的磁性物质为铁的氧化物，如四氧化三铁，五氧化二铁等，经研究发现，单一的铁的氧化物虽然也对重金属离子具有一定的吸附作用，但需要在碱性条件下才会具有更好的吸附效果，且最大吸附量也较小，不能满足人们在水处理中对重金属吸附剂的性能需求。而人们在对壳聚糖吸附重金属离子原理的研究中发现，氨基对重金属离子具有很好的吸附作用，也是壳聚糖能吸附重金属离子的主要因素之一，因而，人们为了提高壳聚糖磁性吸附材料对重金属离子的吸附量，对壳聚糖进行多种氨基化改性。研究发现，虽然增加壳聚糖上的氨基数量，能一定程度的提高壳聚糖对重金属离子的吸附量，但却会导致壳聚糖溶解性增加，严重影响了壳聚糖吸附剂的回收，进而对重金属离子的去除效果差，因此，严重限制了氨基改性壳聚糖磁性吸附剂在水体净化中的大规模应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术制备得到的壳聚糖磁性吸附剂对重金属离子的吸附量小、去除效果差的缺陷，提供一种胺化磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法；该吸附剂先通过对磁性材料的铵化处理，再与壳聚糖进行复合而得到的，使吸附剂中的氨基活性更高、含量更大，对金属离子的吸附量更大，与溶剂更易分离，对溶液中金属离子净化效果显著增加，有利于壳聚糖磁性吸附剂在水体净化中的大规模应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种胺化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法，包括以下步骤：（1）铵化磁性材料的制备：将六水合氯化铁、氢氧化钠和无水乙酸钠溶解于乙二醇中后，加入己二胺，溶解后得到混合溶液；将混合溶液在180-220℃条件下进行铵化反应，得到铵化溶液；冷却铵化溶液，经固液分离得到铵化磁性材料；（2）铵化磁性壳聚糖吸附剂的制备：将壳聚糖和铵化磁性材料在水溶液中分散均匀后，加入乙酸得到混合凝胶溶液；将混合凝胶溶液在氢氧化钠溶液中进行固化成型，得到凝胶材料；将凝胶材料与交联剂进行交联反应，反应完成后经洗涤至中性得到胺化磁性壳聚糖吸附剂。一种胺化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法，先利用己二胺在特定的条件下对磁性材料进行铵化处理，用氨基对磁性材料进行修饰，从而能使磁性材料对金属离子的吸附量显著增加；再通过复合处理，使铵化磁性材料与壳聚糖结合，得到氨基含量更高、活性更大的磁性壳聚糖吸附剂，该吸附剂对金属离子具有更大的吸附量，更容易与溶剂分离，从而能对水溶液中金属离子的去除效果更好，且制备方法简单、可靠，有利于壳聚糖磁性吸附剂在水体净化中的大规模应用。其中，步骤（1）中的六水合氯化铁为铵化反应提供铁离子，是铵化磁性材料的原材料之一；优选的，混合溶液中六水合氯化铁的质量分数为1%-3%。其中，步骤（1）中的无水乙酸钠能活化六水合氯化铁，使六水合氯化铁能在己二胺的作用下形成铵化磁性材料；优选的，六水合氯化铁与无水乙酸钠的质量之比为1：1-2；通过优选，制备得到的铵化磁性材料吸附性能更好。其中，步骤（1）中的氢氧化钠能使磁性材料上的氨基数量更多，稳定性更好；优选的，混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.01-0.02mol/L；通过优选，得到的铵化磁性材料上氨基数量更多，金属离子吸附性更好。其中，步骤（1）中的己二胺为铵化反应提供氨基，是铵化磁性材料的原材料之一；优选的，六水合氯化铁与己二胺的质量之比为1：3-6；通过优选，制备得到的铵化磁性材料吸附性能更好。其中，步骤（1）中的乙二醇为溶剂，为铵化反应提供合适的反应环境。其中，步骤（2）中的壳聚糖具有优异的金属离子吸附性，具有可降解、无污染的特性，且在一定浓度的乙酸溶液中能形成凝胶，而形成的凝胶在碱性条件下能固化，是吸附剂的主体材料之一；优选的，所述的混合凝胶溶液中壳聚糖的质量分数为2%-4%。；通优选，制备得到的吸附剂吸附性能和力学性能更好。其中，步骤（2）中的铵化磁性材料具有金属离子吸附性和磁性，既能增加吸附剂的吸附性，又能赋予吸附剂磁性，便于分离；优选的，壳聚糖和铵化磁性材料的质量之比为1-4：1；通过优选，制备得到的吸附剂吸附性能和力学性能更好。其中，步骤（2）中的乙酸提供的酸性环境能使壳聚糖溶解并形成凝胶；优选的，混合凝胶溶液中乙酸的体积分数为2%-5%；通过优选，对壳聚糖的溶解性最佳。其中，步骤（2）中的氢氧化钠溶液提供碱性环境，能促进壳聚糖凝胶的固化；优选的，氢氧化钠溶液的浓度为0.05mol/L-1.5mol/L；通过优选，对壳聚糖的固化作用最好。其中，步骤（2）中的交联剂是指能与凝胶材料进行交联反应的材料，交联反应能显著提高凝胶材料耐水性和力学性能，便于吸附剂的回收再利用；优选的，所述交联剂为环氧氯丙烷、甲醛、戊二醛、乙醛中的一种或多种；通过优选，得到的吸附剂力学性能更好，反应条件更温和。其中，优选的，步骤（2）中交联反应的温度为50-70℃；反应时间为3-6h；通过优选，吸附剂的交联效果最好。为了实现上述专利技术目的，更进一步的，本专利技术提供了一种胺化磁性壳聚糖吸附剂，所述吸附剂是通过上述方法制备得到的。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术制备得到的吸附剂中的磁性材料进行的铵化处理，使磁性材料具有更好的金属离子吸附性。2、本专利技术在制备吸附剂的磁性材料铵化过程中，添加了氢氧化钠，使磁性材料上的氨基数量更多，活性更大，对金属离子的吸附效果显著增加。3、本专利技术吸附剂是通过对磁性材料的铵化处理并与壳聚糖进行复合制备得到的，不仅具有更大的金属离子吸附量，同时具有磁性，在溶液中易分离，对溶液中金属离子的除去效果显著增加。4、本专利技术吸附剂制备方法简单、可靠，适合胺化磁性壳聚糖吸附剂的大规模工业化生产和应用。附图说明：图1为本专利技术胺化磁性壳聚糖吸附剂的制备工艺流程图。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1（1）铵化磁性材料的制备：将六水合氯化铁、氢氧化钠和无水乙酸钠溶解于1L的乙二醇中后，加入己二胺，溶解后得到混合溶液，混合溶液中，六水合氯化铁的质量分数为2%，氢氧化钠的浓度为0.015mol/L，无水乙酸钠质量分数为3%，己二胺质量分数为10%；将混合溶液在200℃条件下进行铵化反应6h，得到铵化溶液；冷却铵化溶液，经固液分离得到铵化磁性材料；（2）铵化磁性壳聚糖吸附剂的制备：将壳聚糖和铵化磁性材料在1L的水溶液中分散均匀后，加入乙酸得到混合凝胶溶液，凝胶溶液中壳聚糖的质量分数为3%，铵化磁性材料的质量分数为2%，乙酸的体积分数为3.5%；将混合凝胶溶液在1.0mol/L的氢氧化钠溶液中进行固化成型，得到凝胶材料；将凝胶材料与环氧氯丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胺化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）铵化磁性材料的制备：将六水合氯化铁、氢氧化钠和无水乙酸钠溶解于乙二醇中后，加入己二胺，溶解后得到混合溶液；将混合溶液在180‑220℃条件下进行铵化反应，得到铵化溶液；冷却铵化溶液，经固液分离得到铵化磁性材料；（2）铵化磁性壳聚糖吸附剂的制备：将壳聚糖和铵化磁性材料在水溶液中分散均匀后，加入乙酸得到混合凝胶溶液；将混合凝胶溶液在氢氧化钠溶液中进行固化成型，得到凝胶材料；将凝胶材料与交联剂进行交联反应，反应完成后经洗涤至中性得到胺化磁性壳聚糖吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种胺化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）铵化磁性材料的制备：将六水合氯化铁、氢氧化钠和无水乙酸钠溶解于乙二醇中后，加入己二胺，溶解后得到混合溶液；将混合溶液在180-220℃条件下进行铵化反应，得到铵化溶液；冷却铵化溶液，经固液分离得到铵化磁性材料；（2）铵化磁性壳聚糖吸附剂的制备：将壳聚糖和铵化磁性材料在水溶液中分散均匀后，加入乙酸得到混合凝胶溶液；将混合凝胶溶液在氢氧化钠溶液中进行固化成型，得到凝胶材料；将凝胶材料与交联剂进行交联反应，反应完成后经洗涤至中性得到胺化磁性壳聚糖吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）混合溶液中六水合氯化铁的质量分数为1%-3%。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中六水合氯化铁与无水乙酸钠的质量之比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭娜，戴安全，胡敏，
申请(专利权)人：四川建筑职业技术学院，
类型：发明
国别省市：四川,51