海藻植物及甲壳胺组成的生物吸附材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种海藻植物及甲壳胺组成的生物吸附材料的制备方法及应用，首先用盐酸溶液对海藻植物进行预处理，使海藻植物中含有的海藻酸质子化后失去在水中的溶胀性能，然后把海藻植物粉碎，使其能均匀地分散在甲壳胺溶液中。这样形成的分散体在滴入或挤入碱溶液中后，甲壳胺被沉淀，而分散在溶液中的海藻植物被包覆在甲壳胺中，同时海藻植物中的海藻酸被转换成水溶性的海藻酸钠。本发明专利技术对含重金属离子的废水治理效果显著。甲壳胺可以通过螯合吸附重金属离子，而海藻植物中的海藻酸钠可以通过形成不溶于水的盐结合重金属离子，其所吸附的重金属离子可以方便地从废水中分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物材料的加工工艺，具体涉及一种由海藻植物及 曱壳胺制备生物吸附材料的制备方法及应用。
技术介绍
随着经济的快速发展，废水的大量排放，土壤和水源中重金属积累 的加剧，重金属的污染也日益严重。由于重金属易通过食物链而生物 富集，构成对生物和人体健康的严重威胁。如何有效地治理重金属污 染已成为人类共同关注的问题。国内外对重金属污染的治理问题做了大量的研究。目前已开发应用 的废水处理方法主要有化学法、物理化学法和生物法，包括化学沉淀、 电解、离子交换、膜分离、活性碳和硅胶吸附、生物絮凝、生物吸附、 植物整治等方法。采用化学法、物理化学法都将残生污染转移，易造 成二次污染，且对于大流域、低浓度的有害重金属污染难以处理。生 物法处理重金属废水成本低、效益高、易管理、无二次污染、有利于 生态环境的改善。另外，通过基因工程、分子生物学等技术应用，可 使生物具有更强的吸附、絮凝、整治修复能力，因此生物法具有广阔 的发展前景。
技术实现思路
本专利技术提供一种海藻植物及曱壳胺组成的生物吸附材料的制备方 法及应用，通过该方法加工的生物吸附材料吸附重金属能力大大增强，材料稳定性显著提高。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案予以实现一种海藻生物吸附材料的生产工艺，其特征在于包括如下步骤A、 将海藻植物用浓度为1°/。-10%的盐酸溶液浸泡处理，并将盐酸处 理后的海藻植物加工成粉末状，按重量比例计，所述盐酸溶液的份数 为海藻植物份数的5-20倍；B、 将曱壳胺与稀酸溶液混合，按重量比例计，每100份中曱壳胺 占0.5-5份，余下的为稀酸溶液的份数，混合后成曱壳胺稀酸溶液， 将甲壳胺稀酸溶液与步骤A中粉末状海藻植物混合后加压挤出，按重 量比例计，每100份中甲壳胺稀酸溶液占95. 0- 99. 5份，余下的为 海藻植物的份数，所述稀酸溶液为浓度为0.5% - 5%的醋酸水溶液；C、 将步骤B中的制得物加到浓度为0. 5%- 10%碱溶液后，不断有沉淀物沉淀；D、 上述沉淀物沉淀完毕后，进行水洗，再在50DC-120 °C条件下烘干制 得曱壳胺包覆的海藻植物吸附材料。进一步地，所述海藻与盐酸溶液的优选比例为i : io。所述甲壳胺与醋酸溶液的优选比例为3 : 97。所述海藻与曱壳胺稀醋酸溶液最佳质量配比比例为2: 98。所述海藻植物为褐藻植物。所述吸附材料制成颗粒状。进一步地，所述吸附材料应用于含重金属离子废水中。 本专利技术公开的海藻植物及曱壳胺组成的生物吸附材料结合了海藻 植物及曱壳胺各自吸附重金属离子的能力，在与含重金属离子的废水 接触后，海藻植物中的海藻酸钠能通过成盐反应结合重金属离子，而 曱壳胺可以通过螯合吸附重金属，同时低成本的海藻植物被紧密地包 覆在曱壳胺中，形成的颗粒状吸附材料能够在废水处理过程中保持其结构稳定性。本专利技术公开的海藻植物及曱壳胺组成的生物吸附材料使用了两种 可再生的天然生物材料。它们无毒、无污染，来源方便，均以海洋生 物为资源，在我国有丰富的自然来源。两者选择性好，对大量存在的轻金属离子如K+、 Na+、 Mg"等不吸附或弱吸附，因此在处理重金属离 子污染方面有广阔的应用前景。本专利技术所述的海藻植物为褐藻植物，包括海带、巨藻等含有海藻 酸的褐藻类植物。藻类植物是一种在全球范围内分布广泛的植物。全球已知的藻类 植物约4万种,在自然界中分布甚广，绝大多数为水生或生长在阴暗的 岩石、墙角、树杆和土壤等表面。海藻是生长在海水中的植物，它们 的产量高，容易收集加工，是一种丰富的可再生资源。自然界中海藻 类植物可以分为绿藻、红藻及褐藻等几大类，其中海带属于褐藻类海 藻。海藻的细胞具有中空结构，在遇水后可以很快吸湿膨胀。海藻的 细胞壁是由纤维素的微纤丝形成的网状结构构成，内含丰富的多糖，如 果胶、木糖、甘露糖、海藻酸和地衣酸，为细胞提供保护作用。海藻酸是褐藻类植物中的主要成分，其含量大约为20-40%。由于 海藻酸可以与重金属离子结合形成不溶于水的盐，它在海藻吸附重金 属离子的过程中起主要作用。本专利技术公开的海藻植物及曱壳胺组成的生物吸附材料的制备方法 首先用盐酸溶液对海藻植物进行预处理，使海藻植物中含有的海藻酸 质子化后失去在水中的溶胀性能，然后把海藻植物粉碎，使其能均匀 地分散在曱壳胺溶液中。这样形成的分散体在滴入或挤入碱溶液中后， 甲壳胺被沉淀，而分散在溶液中的海藻植物被包覆在曱壳胺中，同时 海藻植物中的海藻酸被转换成水溶性的海藻酸钠。图l显示了本专利技术 海藻植物及曱壳胺组成的生物吸附材料的结构示意图。本专利技术公开的海藻植物及曱壳胺组成的生物吸附材料对含重金 属离子的废水治理效果显著。曱壳胺可以通过螯合吸附重金属离子， 而海藻植物中的海藻酸钠可以通过形成不溶于水的盐结合重金属离 子，其所吸附的重金属离子可以方便地从废水中分离。附图说明图1海藻植物及曱壳胺组成的生物吸附材料的结构示意图； 图2加入天然海带后溶液中铜离子浓度随时间的变化图； 图3加入盐酸处理的海带及氢氧化钠处理的海带后溶液中铜离子 浓度随时间的变化图；图4三种海带样品对铜离子的吸附量比较图； 其中，1、曱壳胺；2、颗粒状海藻植物。具体实施方式下面通过实例对本专利技术作进 一 步的描述。实施例一，本实施例褐藻生物吸附材料的加工工艺包括如下步骤A、 将褐藻植物用浓度为r/。的盐酸溶液浸泡处理，并将盐酸处理后的褐藻植物加工成粉末状，按重量比例计，所述盐酸溶液的份数为海 藻植物份数的5倍；B、 将曱壳胺与稀酸溶液混合，按重量比例计，每100份中曱壳胺 占0. 5份，余下的为稀酸溶液的份数，混合后成曱壳胺稀酸溶液，将 曱壳胺稀酸溶液与步骤A中粉末状海藻植物混合后加压挤出，按重量 比例计，每100份中曱壳胺稀酸溶液占99. 5份，余下的为海藻植物 的份数，所述稀酸溶液为浓度为0. 5%的醋酸水溶液；C、 将步骤B中的制得物加到浓度为0. 5%碱溶液后，不断有沉淀物沉淀；D、 上述沉淀物沉淀完毕后，进行水洗，再在50。C条件下烘干制得曱壳 胺包覆的褐藻植物吸附材料，进 一 步将吸附材料制成颗粒状。所述吸附材料应用于含重金属离子废水中。实施例二，本实施例海藻生物吸附材料的加工工艺包括如下步骤A、 将海藻植物用浓度为10°/。的盐酸溶液浸泡处理，并将盐酸处理 后的海藻植物加工成粉末状，按重量比例计，所述盐酸溶液的份数为 海藻植物份数的20倍；B、 将曱壳胺与稀酸溶液混合，按重量比例计，每100份中曱壳胺 占5份，余下的为稀酸溶液的份数，混合后成曱壳胺稀酸溶液，将曱 壳胺稀酸溶液与步骤A中粉末状海藻植物混合后加压挤出，按重量比 例计，每IOO份中曱壳胺稀酸溶液占95. (H分，余下的为海藻植物的 份数，所述稀酸溶液为浓度为5%的醋酸水溶液；C、 将步骤B中的制得物加到浓度为10%碱溶液后，不断有沉淀物沉淀；D、 上述沉淀物沉淀完毕后，进行水洗，再在120。C条件下烘干制得曱壳 胺包覆的海藻植物吸附材料，进 一 步将吸附材料制成颗粒状。所述吸附材料应用于含重金属离子废水中。实施例三，本实施例海藻生物吸附材料的加工工艺包括如下步骤A、 将海藻植物用浓度为5%的盐酸溶液浸泡处理，并将盐酸处理后 的海藻植物加工成粉末状；按重量比例计，所述盐酸溶液的份数为海 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海藻植物及甲壳胺组成的生物吸附材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：Ａ、将海藻植物用浓度为１％－１０％的盐酸溶液浸泡处理，并将盐酸处理后的海藻植物加工成粉末状，按重量比例计，所述盐酸溶液的份数为海藻植物份数的５－２０倍；　 　Ｂ、将甲壳胺与稀酸溶液混合，按重量比例计，每１００份中甲壳胺占０．５－５份，余下的为稀酸溶液的份数，混合后成甲壳胺稀酸溶液，将甲壳胺稀酸溶液与步骤Ａ中粉末状海藻植物混合后加压挤出，按重量比例计，每１００份中甲壳胺稀酸溶液占９５．０－９９．５份，余下的为海藻植物的份数，所述稀酸溶液为浓度为０．５％－５％的醋酸水溶液；Ｃ、将步骤Ｂ中的制得物加到浓度为０．５％－１０％碱溶液后，不断有沉淀物沉淀；Ｄ、上述沉淀物沉淀完毕后，进行水洗，再在５０℃－１２０℃条件下烘干制得 甲壳胺包覆的海藻植物吸附材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦益民，刘洪武，
申请(专利权)人：青岛明月海藻集团有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]