本发明专利技术公开了一种壳聚糖双金属配合物催化剂的制备方法及应用。所述制备方法为：将壳聚糖溶解至乙酸溶液中，缓慢加入氯化铁、硫酸铜溶液，室温搅拌，加入有机溶剂后析出固体，固体经过滤、洗涤、烘干后得到壳聚糖双金属配合物催化剂。本发明专利技术制备的壳聚糖双金属配合物及其对水染料污染物的去除方法，实施简单、环境友好、成本低廉，对于水中染料污染物的去除效果良好，是一种绿色高效的染料废水处理方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种壳聚糖双金属配合物催化剂的制备方法及其对水中染料污染物 去除的应用。
技术介绍
壳聚糖（chitosan，β _(1，4)-2_氛基_2_脱氧-R-匍聚糖）是甲壳素（chitin， β -(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡聚糖）部分脱乙酰化的产物，广泛来源于甲壳动物 虾、蟹的外壳中，具有资源丰富、无毒、生物相容性好的优点。壳聚糖分子中包含丰富的-OH 和_順2侧基，是典型的Lewis碱性基团，从构象上来看都是平伏键，这种特殊结构非常利于 与金属离子形成螯合物。金属离子与壳聚糖大分子通过配位作用形成配位聚合物，金属离 子一方面作为中心离子被壳聚糖的配位基团固定在特定的方位上，另一方面又像结合剂一 样把壳聚糖分子链结合在一起。 高分子材料与金属相结合不但明显提高了高分子材料参与电子转移和输运的能 力，也使金属及其衍生物包裹在高分子聚合物基质中获得了独特的机械性能。壳聚糖-金 属配位聚合物独特的结构同时融合了有机和无机的性能，最近其在环境污染控制中的应用 渐渐崭露了头角。Zimmermann等研究表明壳聚糖-铁（III)配合物能够有效吸附去除水 中的络（VI) (Zimmermann A C, MECAB A, Fagundes T, et al. Adsorption of Cr (VI) using Fe-crosslinked chitosan complex (Ch-Fe). Journal of Hazardous Materials， 2010,179(1-3) :192-196) ;Gupta等证明壳聚糖-铁（III)配合物可以对砷污染地表 水中的 As (III)和 As (V)进行有效脱除（Gupta A，Chauhan V S，Sankararamakrishnan N. Preparation and evaluation of iron-chitosan composites for removal of As(III) and As (V) from arsenic contaminated real life groundwater. Water Research， 2009,43 (15) :3862-3870);在此基础上，Shen等也研究发现壳聚糖-铁（III)配合物不但 能够有效吸附铬（VI)还能够将其还原为毒性较低的铬（III) (Shen C S，Chen H，Wu S S，et al. Highly efficient detoxification of Cr (VI) by chitosan-Fe(III) complex :Process and mechanism studies. Journal of Hazardous Materials，2013,244 689-697)； 同时也开发了一类磁性壳聚糖-铁（III)材料用于强碱性环境下的染料脱色（ShenC S， Shen Y，Wen Y Z，et al. Fast and highly efficient removal of dyes under alkaline conditions using magnetic chitosan-Fe(III)hydrogel. Water Research，2011， 45(16) :5200-5210)。以上研究结果均表明，三价铁离子与壳聚糖大分子结合所获得的配位 聚合物的吸附性能明显高于原始壳聚糖，使得壳聚糖吸附性能得到了明显提升。 然而，被高效吸附的有机污染物并没有得到彻底消除，而是从水相迀移至了吸附 材料表面，吸附材料的再生过程需要使用大量的强碱或强酸试剂用来洗脱被吸附的污染物 及活化吸附剂，由此产生的二次污染物及吸附剂废弃后产生的固废将为其大规模应用带来 阻碍。与吸附法不同，高级氧化法则因其能够有效矿化难降解有机污染物而备受青睐。根 据已有研究陈述，壳聚糖-铜配合物能够催化过氧化氢氧化降解染料污染物，但催化效率 较低，仅适用于分子量较低的有机染料。因此，若能在壳聚糖-铁配合物高效吸附的基础上 赋予壳聚糖-铜配合物的催化活性，将能有效拓展此类材料在实际水处理中的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是提出一种同时具备高效吸附能力以及催化活性的壳聚糖催 化材料。 为了解决上述问题，本专利技术提供了一种壳聚糖双金属配合物催化剂的制备方法， 其特征在于，将壳聚糖溶解至乙酸溶液中，缓慢加入氯化铁、硫酸铜溶液，室温搅拌，加入有 机溶剂后析出固体，固体经过滤、洗涤、烘干后得到壳聚糖双金属配合物催化剂。 优选地，所述氯化铁溶液的浓度为0· 05~0· 2mol/L。 优选地，所述硫酸铜溶液的浓度为0· 05~0· 2mol/L。 优选地，所述室温搅拌的搅拌时间为120~240分钟。 优选地，所述壳聚糖与氯化铁的摩尔比为3~5 : 1。 优选地，所述壳聚糖与硫酸铜的摩尔比为3~5 : 1。 优选地，所述有机溶剂为乙醇或丙酮。 优选地，所述烘干的温度为60~90 °C。 本专利技术还提供了一种采用上述壳聚糖双金属配合物催化剂的制备方法制备得到 的壳聚糖双金属催化剂在染料废水处理中的应用。 由于壳聚糖双金属配合物中壳聚糖单体与金属离子（Fe' Cu2+)会以一定比例进 行配位，故金属离子水溶液的浓度不能太高，浓度过高则多余的金属离子不能与壳聚糖结 合，造成浪费。同时金属离子水溶液的浓度也不能过低，浓度太低不利于反应的进行，使得 大部分壳聚糖不能与金属离子配位，影响壳聚糖双金属配合物催化剂的使用效果。由于壳 聚糖易溶于酸而不溶于有机溶剂，在壳聚糖-金属配合物溶液中加入一定比例的乙醇或丙 酮，能够有效析出壳聚糖金属配合物固体。在壳聚糖双金属配合物催化剂的制备过程中，铁 (Fe3+)与铜（Cu2+)金属的同时引入使得壳聚糖材料同时具备良好的吸附能力与催化性能。 Fe3+与壳聚糖的结合增加了壳聚糖材料对阴离子染料的吸附位点，同时Cu2+与壳聚糖形成 的配合物结构又具有催化过氧化氢氧化降解染料的能力。壳聚糖-铁配合物结构的形成， 保障了壳聚糖材料的高效吸附性能，为染料在材料表面的降解提供浓缩富集的作用；另一 方面，壳聚糖-铜配合物产生的催化作用，使得高效吸附在壳聚糖-铁配合物表面的染料得 以有效降解，在染料污染物获得彻底去除的同时避免了材料再生过程中二次污染的发生。 上述方法制备得到的壳聚糖双金属配合物催化材料在去除水中染料污染物时，操 作简单，只需将粉末直接投入到染料废水中，加入一定浓度的过氧化氢，室温下搅拌即可完 成染料的氧化降解，加入壳聚糖双金属催化剂以及过氧化氢的量可根据实际废水中染料浓 度进行调整。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于： (1)本专利技术所述的壳聚糖双金属配合物催化剂在室温下进行制备，不添加有害化 学物质，安全可靠，不产生二次污染，环境友好； (2)本专利技术所述壳聚糖双金属配合物催化剂制备方法操作简单，成本低廉，同时具 备良好的吸附及催化性能，较壳聚糖单金属配合物更具产业化的应用前景； (3)本专利技术制备得到的壳聚糖双金属配合物催化剂，适用于多种浓度的染料废水， 可直接使用于染料废水的处理，操作简单； (4)本专利技术制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种壳聚糖双金属配合物催化剂的制备方法，其特征在于，将壳聚糖溶解至乙酸溶液中，缓慢加入氯化铁、硫酸铜溶液，室温搅拌，加入有机溶剂后析出固体，固体经过滤、洗涤、烘干后得到壳聚糖双金属配合物催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈忱思，塞迪亚，李素，陈彦红，陈小光，柳建设，林肇彧，王鸿宇，吴刘曦，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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