一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法技术

本发明专利技术涉及一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法，所述制备方法为将微晶纤维素制备纳晶纤维素，然后通过接枝改性制备纳晶纤维素磁性粒子最后将纳晶纤维素磁性粒子包裹在微胶囊内得到纳晶纤维素磁性粒子吸附剂，使用该吸附剂吸附溶液中的铅离子。本发明专利技术具有原料广泛、成本低的特点，制得的吸附剂绿色环保，无污染，可用来吸附污水中铅多种重金属，吸附容量大、效果好，并且具有再生能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳晶纤维素类复合材料领域，尤其涉及一种用于吸附污水中重金属的吸附重金属离子的一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法。
技术介绍
随着现代经济发展及近海领域海洋资源的开发利用，大量含有重金属离子的废水和生活污水被排入大海，海洋水体中重金属污染急剧加重，生态环境也遭受了巨大的破坏。重金属离子可以通过食物链富集聚积，已有大量的研究表明，海水中鱼类的重金属含量已严重超标。重金属具有一定的毒性。例如镉，当环境受到污染后，镉可通过食物链等进入人体富集，破坏体内的巯基酶系统，影响组织代谢，对局部的组织细胞造成损害，导致各种炎症和水肿。一旦吸收进入血液则会在人体内形成镉蛋白，然后选择性的蓄积在肝、肾等组织器官，从而损害肝、肾等器官的功能。铜是一种必需的微量元素，但如果摄入过多，则会造成消化系统紊乱，长期过量还可能导致肝硬化，过多的铜进入人体后可产生铜中毒，铜与蛋白质等形成的络合物脂溶性高，易与酶、核酸等发生作用，与DNA反应后可促使细胞恶性分化生长，有研究认为肝癌的死亡率与环境中的铜含量存在着正相关的关系。传统的水溶液中重金属脱除方法主要有：化学沉淀法，离子交换树脂法，吸附法等。化学沉淀法是处理废水中重金属污染中使用最为广泛的方法之一，该方法工艺简单，然而需要用到化学沉淀剂。离子交换树脂法具有处理容量大方便快捷等优点，但其操作费用高，离子交换剂再生操作复杂，且树脂中残留的致孔剂容易污染蛋白酶解液。因此从食品安全的角度来看，上述两种方法不适合于蛋白酶解液中重金属离子的脱除。吸附法工艺较简单、吸附容量大，吸附剂种类多，常用活性炭，凹凸棒土，硅藻土等。天然吸附材料(如壳聚糖，木质纤维素等)吸附溶液中的重金属离子报道很多。从天然木质纤维素的微观结构来看，其分子排列具有定向性，具备晶体的特征(称为纤维素结晶区)，木质纤维素在植物组织中与其它高分子往往是以共价键结合形成木质素-碳水化合物复合体，这些微观结构可能在两方面对吸附容量与吸附选择性产生影响：(1)结晶区的存在限制了溶液中金属离子向木质纤维素吸附剂颗粒内部的扩散，结晶区也会屏蔽部分活性吸附基团，进而导致吸附容量偏低；(2)由于木质素-碳水化合物复合体的存在，木质纤维素吸附剂颗粒的表面积，孔容积、平均孔半径以及孔径分布不在适合的范围，影响吸附选择性与吸附容量。上述原因导致只有在金属离子浓度较高的溶液体系中，天然木质纤维素才表现出高效的吸附性能。溶液离子强度对金属离子在木质纤维素中的吸附影响较大，溶液中存在高浓度的NaCl等电解质时，会降低体系吸附容量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有工艺的不足而提供一种用于吸附污水中重金属的吸附重金属离子的一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法，所述方法为将微晶纤维素制备纳晶纤维素，然后通过接枝改性制备纳晶纤维素磁性粒子最后将纳晶纤维素磁性粒子包裹在微胶囊内得到纳晶纤维素磁性粒子吸附剂，使用该吸附剂吸附溶液中的铅离子。作为优选，微晶纤维素制备纳晶纤维素的制备方法为：将微晶纤维素与强酸性阳离子交换树脂以1：15-20的质量比，加入到1000mL去离子水中，在65-70℃下搅拌、超声处理1-2.5h，催化水解完后滤出阳离子交换树脂，并分离出纤维素样品，将纤维素样品在15000-20000r/min高速离心5-10min，得到纳晶纤维素。在本技术方案中，由于现有制备纳晶纤维素多用强酸溶液水解而制成，但是由于强酸溶液回收困难，并且会对环境造成污染，故本专利技术选用微晶纤维素与阳离子交换树脂来制备纳晶纤维素。作为优选，纳晶纤维素磁性粒子吸附剂的制备方法为配置浓度为0.2-0.5wt％的纳晶纤维素分散液，超声分散1-2h后备用；在液固比为1mL：4-6mg的丙酮中加入物质的量比为2:1的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O，通N2后用NH3·H2O调节pH至10左右，室温下反应3-5h，再加入丙酮体积1-2％的乙二胺，外加1.0-1.5T的磁场，继续反应2-3h，除去有机溶剂后置于0-4℃下30-50min，然后用磁铁将产物与溶液分离，产物洗涤至中性后用水与乙醇反复洗3次，真空干燥粉碎，得到纳晶纤维素磁性粒子。作为优选，将变性淀粉与环糊精溶于85-90℃去离子水中，配置成饱和溶液，搅拌下将纳晶纤维素磁性粒子缓慢加入到饱和溶液中，超声并外加0.8-1.2T的磁场，搅拌5-10h后经干燥制成颗粒，粒径为100-500μm，得到纳晶纤维素磁性粒子吸附剂。在本技术方案中，将纳晶纤维素磁性粒子包裹入微胶囊，可以使得吸附剂的有效成分保持化学性质稳定，使得其在保存运输过程中流失量减少，同时可以使制得的吸附剂绿色环保，无污染，可用来吸附污水中铅重金属，吸附容量大、效果好，并且具有再生能力。作为优选，变性淀粉与环糊精的质量比为1:3-5，变性淀粉和环糊精的饱和溶液与纳晶纤维素磁性粒子的料液比为1mL：2-4g。作为优选，过硫酸铵溶液的浓度为2mol/L，柠檬酸溶液的浓度为1mol/L。作为优选，超声频率为70-90KHz。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用微晶纤维素制备纳晶纤维素，再通过接枝改性制备纳晶纤维素磁性粒子，最后将纳晶纤维素磁性粒子包裹在微胶囊内得到纳晶纤维素磁性粒子吸附剂，具有原料广泛、成本低的特点，制得的吸附剂绿色环保，无污染，可用来吸附污水中铅重金属，吸附容量大、效果好，并且具有再生能力。附图说明图1是四氧化三铁磁性纳米颗粒(a)和羧基化纳晶纤维素包覆四氧化三铁(b)的扫描电镜图。图2是羧基化纳晶纤维素(a)、四氧化三铁磁性纳米颗粒(b)和羧基化纳晶纤维素包覆四氧化三铁(c)的傅里叶变换红外光谱图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。表1、试剂来源表2、仪器四氧化三铁磁性纳米粒子(Fe3O4)的制备取70mL水加入到250mL三口瓶中，在65℃下通N2 30min。按照物质的量比为2:1称取0.374g FeCl3·6H2O和0.138g FeCl2·4H2O溶于10mL水中，通一会N2后加入到烧瓶中，用NH3·H2O调节pH至10左右，反应10min后结束。用磁铁将产物与溶液分离，倾去上清液，用水洗至近中性后，用水、乙醇反复洗3次，真空冷冻干燥得到产物。实施例1一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法，所述方法为将微晶纤维素制备纳晶纤维素，然后通过接枝改性制备纳晶纤维素磁性粒子最后将纳晶纤维素磁性粒子包裹在微胶囊内得到纳晶纤维素磁性粒子吸附剂，使用该吸附剂吸附溶液中的铅离子。纳晶纤维素的制备方法为将微晶纤维素与强酸性阳离子交换树脂以1：15的质量比，加入到1000mL去离子水中，在65℃下搅拌、超声处理1h，超声波频率60KHz，催化水解完后滤出阳离子交换树脂，并分离出纤维素样品，将纤维素样品在15000r/min高速离心5min，
沉淀干燥后得到纳晶纤维素；纳晶纤维素磁性粒子吸附剂的制备方法为配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法，其特征在于，所述方法为将微晶纤维素制备纳晶纤维素，然后通过接枝改性制备纳晶纤维素磁性粒子最后将纳晶纤维素磁性粒子包裹在微胶囊内得到纳晶纤维素磁性粒子吸附剂，使用该吸附剂吸附溶液中的铅离子。

【技术特征摘要】
1.一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法，其特征在于，所述方法为将微晶纤维素制备纳晶纤维素，然后通过接枝改性制备纳晶纤维素磁性粒子最后将纳晶纤维素磁性粒子包裹在微胶囊内得到纳晶纤维素磁性粒子吸附剂，使用该吸附剂吸附溶液中的铅离子。2.根据权利要求1所述的一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法，其特征在于，微晶纤维素制备纳晶纤维素的制备方法为：将微晶纤维素与强酸性阳离子交换树脂以1：15-20的质量比，加入到1000mL去离子水中，在65-70℃下搅拌、超声处理1-2.5h，催化水解完后滤出阳离子交换树脂，并分离出纤维素样品，将纤维素样品在15000-20000r/min高速离心5-10min，得到纳晶纤维素。3.根据权利要求2所述的一种纳晶纤维素磁性粒子吸附溶液中铅离子的方法，其特征在于，纳晶纤维素磁性粒子吸附剂的制备方法为配置浓度为0.2-0.5wt％的纳晶纤维素分散液，超声分散1-2h后备用；在液固比为1mL：4-6mg的丙酮中加入物质的量比为2:1的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O，通N2后用NH3·H2O调节pH至10左右，室温下反应3-5h，再加...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳小琨，金如娜，杨立业，王阳光，王艳飞，卢娇，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33