一种FeCl3‑壳聚糖聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种FeCl3‑壳聚糖聚合物及其制备方法与应用，其中，制备方法包括以下步骤：准确称量一定量的天然壳聚糖(N‑CTS)，与FeCl3溶液混合，常温磁力搅拌，再投加两倍于FeCl3溶液体积的无水乙醇，并缓慢搅拌，待生成絮状沉淀后进行离心处理，分离获得沉积物；用乙醇洗去沉积物表面的铁离子后，沉积物与戊二醛溶液混合，并进行常温磁力搅拌，之后进行离心处理获得沉积物，沉积物再次以乙醇洗涤，之后进行烘干、研磨处理，获得FeCl3‑壳聚糖聚合物(FeCl3‑CTS)。本发明专利技术制备得到的FeCl3‑壳聚糖聚合物可以用于处理亚甲基蓝废水。

【技术实现步骤摘要】
一种FeCl3-壳聚糖聚合物及其制备方法与应用
本专利技术属于环境工程
，具体地说，涉及一种FeCl3-壳聚糖聚合物及其制备方法与应用。
技术介绍
我国纺织、染料工业的迅速发展，大量染料在生产和使用过程中释放进入水体，造成严重的水体环境污染。染料废水中有机物含量高、色度高、还含有有毒有害物质，是典型的难处理废水。任南琪(任南琪,周显娇,郭婉茜,等.染料废水处理技术研究进展[J].化工学报,2013,64(1):84-93.)、王慧(王慧,周月霞,柏仕杰,等.染料废水生物法处理技术的研究进展[J].厦门大学学报(自然科学版),2008,47(2):286-290.)等人研究了传统方法对染料废水的处理效果，结果发现处理效果不理想、运行成本较高、占地面积较大，且易造成严重的二次污染。朱靖的实验研究则肯定了物化处理与生物工程相结合在处理染料废水中的高效性(朱靖,徐栋梁,王家荣,等.A/O生化-混凝沉淀工艺处理印染废水[J].宁波工程学院学报,2006,18(2):38-40.)。印染废水的物化处理过程中，以壳聚糖为代表的天然有机高分子物质能够强化印染废水水质处理，特别是对水溶性染料具有较好的脱色效果。虽然壳聚糖因其独特的分子结构、功能基团，能够用于染料废水中有机污染物和色素的去除，但由于阳离子性较弱，对染料的极限吸附潜力并不高，且适用pH值范围较窄，限制了其在实际印染废水处理工程中的广泛应用，因此，有必要利用壳聚糖的的分子结构和功能基团，对其进行改性处理，以改善壳聚糖吸附性能，提高其处理染料废水的效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对上述的问题，提供了一种FeCl3-壳聚糖聚合物及其制备方法与应用，本实验以壳聚糖(CTS)为原料，采用交联改性方法，以戊二醛作为交联剂，利用壳聚糖醛基活性基团交联FeCl3，从而获得更具脱色能力的FeCl3-壳聚糖聚合物(FeCl3-CTS聚合物)。以20-2000mg/L亚甲基蓝溶液为处理对象，通过考察FeCl3-CTS投加量、废水pH、反应时间等对亚甲基蓝溶液脱色效果的影响，获得FeCl3-CTS对废水色度去除的最优工艺参数。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种FeCl3-壳聚糖聚合物的制备方法，包括以下步骤：步骤1、准确称量一定量的壳聚糖，与FeCl3溶液混合，常温磁力搅拌，再投加两倍于FeCl3溶液体积的无水乙醇，并缓慢搅拌，待生成絮状沉淀后进行离心处理，分离获得沉积物；步骤2、用乙醇洗去沉积物表面的铁离子后，沉积物与戊二醛溶液混合，并进行常温磁力搅拌，之后进行离心处理获得沉积物，沉积物再次以乙醇洗涤，之后进行烘干、研磨处理，获得FeCl3-壳聚糖聚合物。进一步地，步骤1中的壳聚糖与FeCl3溶液的料液比(m/V，mg/mL)为2:1-10:1；FeCl3溶液的浓度为0.05-0.25mol/L。进一步地，步骤1中的磁力搅拌时间为0.5-4h。进一步地，步骤1中的离心转速为2000-4000r/min；离心时间为5-15min。进一步地，步骤2中的戊二醛溶液的浓度为20％-30％；戊二醛溶液的添加量为FeCl3溶液体积的15％-25％。进一步地，步骤2中的磁力搅拌时间为0.5-2h，步骤2中的离心转速为2000-4000r/min。进一步地，步骤2中的烘干温度为70-90℃。本专利技术还公开了一种由上述的制备方法制备得到的FeCl3-壳聚糖聚合物。本专利技术还公开了一种上述的FeCl3-壳聚糖聚合物在去除废水中亚甲基蓝染料物质中的应用。进一步地，该应用包括以下步骤：调节亚甲基蓝废水的pH为6-10的范围内，将上述制备好的FeCl3-壳聚糖聚合物按照料液比(g/L)为1:10-2:5投放到亚甲基蓝废水中反应15-50min。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：1)本实验在壳聚糖、0.1mol/L的FeCl3溶液、25％的戊二醛以25:5:1(m/V/V，mg/mL/mL)比例条件下交联改性，获得一种高效FeCl3-CTS。2)FeCl3-CTS体现出较未改性壳聚糖(N-CTS)对亚甲基蓝废水更高的脱色率和吸附容量，当FeCl3-CTS投加量为0.1g/L，废水pH为6，反应时间为50min的条件下，FeCl3-CTS对亚甲基蓝废水脱色率、吸附容量分别达到99.4％、198.8mg/g，均高于N-CTS。3)FeCl3-CTS动力学和等温线拟合结果表明，FeCl3-CTS处理亚甲基蓝废水的过程更符合准二级动力学描述的吸附动力学过程和Langmuir描述的吸附等温线过程。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术制备FeCl3-壳聚糖(FeCl3-CTS)的工艺流程图；图2是本专利技术FeCl3-CTS、N-CTS投加量对亚甲基蓝废水脱色率的影响；图3是本专利技术FeCl3-CTS、N-CTS投加量对吸附容量的影响；图4是本专利技术废水pH对亚甲基蓝废水脱色率的影响；图5是本专利技术废水pH对FeCl3-CTS、N-CTS吸附容量的影响；图6是本专利技术反应时间对亚甲基蓝废水脱色率的影响；图7是本专利技术反应时间对FeCl3-CTS、N-CTS吸附容量的影响；图8是本专利技术初始浓度对废水脱色率和FeCl3-CTS吸附容量的影响；图9是本专利技术初始浓度对废水脱色率和N-CTS吸附容量的影响；图10是本专利技术准一级动力学方程拟合；图11是本专利技术准二级动力学方程拟合；图12是本专利技术Langmuir吸附等温方程拟合；图13是本专利技术Freundlich吸附等温方程拟合。具体实施方式以下将配合实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。本专利技术公开了一种FeCl3-壳聚糖聚合物的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1、准确称量一定量的壳聚糖，与0.05-0.25mol/L的FeCl3溶液以2:1-10:1(m/V，mg/mL)混合，常温磁力搅拌0.5-4h后，再投加两倍于FeCl3溶液体积的无水乙醇，并缓慢搅拌，待生成絮状沉淀后，转速2000-4000r/min的条件下离心5-15min，分离获得沉积物；FeCl3的浓度大于0.25mol/L时，会因溶液中离子强度的增加导致壳聚糖溶解性变差，以及其表面的活性基团受到一定的反应限制，从而使得去除亚甲基蓝染料物质的效率降低。步骤2、用乙醇洗去沉积物表面的铁离子后，沉积物戊二醛溶液混合，其中，戊二醛溶液的添加量为FeCl3溶液体积的15％-25％，戊二醛溶液的质量浓度为20％-30％常温磁力搅拌0.5-2h后，转速2000-4000r/min条件下离心获得沉积物，沉积物再次以乙醇洗涤，之后70-90℃烘干，研磨，获得FeCl3-壳聚糖聚合物。戊二醛作为交联剂，是实现FeCl3-壳聚糖聚合物形成的关键，能够保证壳聚糖醛基活性基团交联FeCl3的顺利进行。戊二醛溶液的浓度为20％-30％，当戊二醛用量较少时，交联树脂的链间排列较为疏松，FeCl3-壳聚糖聚合物的性能较差。当戊二醛用量过大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FeCl3‑壳聚糖聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、准确称量一定量的壳聚糖，与FeCl3溶液混合，常温磁力搅拌，再投加两倍于FeCl3溶液体积的无水乙醇，并缓慢搅拌，待生成絮状沉淀后进行离心处理，分离获得沉积物；步骤2、用乙醇洗去沉积物表面的铁离子后，沉积物与戊二醛溶液混合，并进行常温磁力搅拌，之后进行离心处理获得沉积物，沉积物再次以乙醇洗涤，之后进行烘干、研磨处理，获得FeCl3‑壳聚糖聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种FeCl3-壳聚糖聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、准确称量一定量的壳聚糖，与FeCl3溶液混合，常温磁力搅拌，再投加两倍于FeCl3溶液体积的无水乙醇，并缓慢搅拌，待生成絮状沉淀后进行离心处理，分离获得沉积物；步骤2、用乙醇洗去沉积物表面的铁离子后，沉积物与戊二醛溶液混合，并进行常温磁力搅拌，之后进行离心处理获得沉积物，沉积物再次以乙醇洗涤，之后进行烘干、研磨处理，获得FeCl3-壳聚糖聚合物。2.根据权利要求1所述的FeCl3-壳聚糖聚合物的制备方法，其特征在于，步骤1中的壳聚糖与FeCl3溶液的料液比(m/V，mg/mL)为2:1-10:1；FeCl3溶液的浓度为0.05-0.25mol/L。3.根据权利要求1所述的FeCl3-壳聚糖聚合物的制备方法，其特征在于，步骤1中的磁力搅拌时间为0.5-4h。4.根据权利要求1所述的FeCl3-壳聚糖聚合物的制备方法，其特征在于，步骤1中的离心转速为2000-4000r/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊元，陈诚，张萍，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川,51