一种壳聚糖基金属离子吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种壳聚糖基金属离子吸附剂及其制备方法和应用。该壳聚糖基金属离子吸附剂的制备包括：1)将氨基表面修饰的SiO2纳米粉体分散于低分子醇中，加入枸橼酸进行反应，制得改性枸橼酸；2)将壳聚糖及活化剂分散于低分子醇中，加入步骤1)所得改性枸橼酸进行反应，即得。本发明专利技术提供的壳聚糖基金属离子吸附剂，将枸橼酸、氨基表面修饰的SiO2引入壳聚糖结构中，增加了吸附剂的重金属吸附活性点位，对重金属离子的吸附能力进一步增强；吸附产物容易从水体中沉降分离出来，可以直接有效地应用于污水处理。

A chitosan based metal ion adsorbent and its preparation method

The invention relates to a chitosan based metal ion adsorbent, the preparation method and application of the chitosan based metal ion adsorbent. The preparation includes the shell chitosan metal ion adsorption agent system: 1) SiO2 nano powder dispersed in surface modification of amino alcohols, adding citric acid was prepared with modified citrate; 2) chitosan and activating agent dispersed in low molecular alcohol, adding the 1 steps) the modified citric acid reaction, i.e.. The invention provides a chitosan metal ion adsorbent, SiO2 citric acid, amino modified ehitosan structure, increased the activity of heavy metal adsorption adsorption point, the adsorption capacity of heavy metal ions is further enhanced; the adsorption product in water separated easily from the settlement, can be effectively applied to sewage processing.

【技术实现步骤摘要】
一种壳聚糖基金属离子吸附剂及其制备方法
本专利技术属于重金属离子的吸附处理领域，具体涉及一种壳聚糖基金属离子吸附剂及其制备方法和应用。
技术介绍
工业化进程的加快在推动社会和经济发展的同时，其带来的重金属污染也在日益严重地干扰着人类生活。壳聚糖作为含有氨基的多糖天然高分子聚合物，对重金属离子有很强的螯合能力，但由于其水溶性差、沉降速度慢、吸附量小等缺点限制了其在重金属离子吸附方面的应用。为了改善壳聚糖在重金属离子吸附方面的应用性能，常对其进行化学改性以引入功能性基团。文献报道关于某些酸改性壳聚糖吸附剂的制备及其对重金属离子吸附性能的研究结果表明，将某些酸引入壳聚糖虽可以有效地改变壳聚糖对重金属离子的螯合吸附能力，但此过程要求所使用的酸大大过量，且所得重金属螯合物仍大量滞留在水体中，无法通过简单沉降分离出来，在一定程度上影响着处理污水的排放与再利用。现有技术中鲜见类似于本专利技术的壳聚糖基金属离子吸附剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种壳聚糖基金属离子吸附剂，从而解决改性壳聚糖在污水重金属离子吸附方面的不足。本专利技术同时提供了上述壳聚糖基金属离子吸附剂的制备方法和应用。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种壳聚糖基金属离子吸附剂，由包括以下步骤的方法制备而成：1)将氨基表面修饰的SiO2纳米粉体分散于碳原子数为1-3的低分子醇中，加入枸橼酸进行反应，制得改性枸橼酸；2)将壳聚糖和活化剂分散于碳原子数为1-3的低分子醇中，加入步骤1)所得改性枸橼酸进行反应；3)过滤，滤饼经洗涤、干燥，得到所述壳聚糖基金属离子吸附剂。本专利技术提供的壳聚糖基金属离子吸附剂，将枸橼酸、氨基表面修饰的SiO2引入壳聚糖结构中，增加了吸附剂的重金属吸附活性点位，对重金属离子的吸附能力进一步增强；吸附产物容易从水体中沉降分离出来，可以直接有效地应用于污水处理。步骤1)中，优选所述氨基表面修饰的SiO2纳米粉体为RNS-A。RNS-A是一种无毒、无污染的氨基表面修饰的反应性纳米SiO2。RNS-A购自河南王屋纳米科技有限责任公司。步骤1)中，所述氨基表面修饰的SiO2纳米粉体与枸橼酸的质量比为1：(0.5～1.5)。反应的温度为25～35℃，反应的时间为1～3h。步骤1)中，所述氨基表面修饰的SiO2纳米粉体与低分子醇的质量体积比为1:20～30。步骤2)中，壳聚糖与改性枸橼酸的质量比为1：(0.5～1.5)。反应的温度为45～55℃，反应的时间为5～7h。步骤2)中，所述壳聚糖与低分子醇的质量体积比为1:20～30。优选的，步骤2)中，反应加入的活化剂是1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺。进一步优选的，加入的改性枸橼酸与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺的质量比为1：(0.2～0.5)。碳原子数为1-3的低分子醇为甲醇、乙醇、异丙醇之一或其任意组合，优选的，步骤1)中，低分子醇为乙醇。步骤2)中，低分子醇为异丙醇。步骤1)中，反应后过滤，滤饼经洗涤、干燥，得到所述改性枸橼酸。洗涤所用溶剂为乙醇。所述干燥是在30～40℃下真空干燥2～4h。步骤2)中，反应后过滤，滤饼经洗涤、干燥，得到壳聚糖基金属离子吸附剂。所述洗涤是用异丙醇和丙酮分别进行洗涤。所述干燥是在40～50℃下真空干燥4～6h。本专利技术的壳聚糖基金属离子吸附剂，既增大了密度从而加快了沉降速率，又增多了对重金属离子的吸附活性点和吸附面积，从而极大提高了对重金属离子的吸附量；对Ni2+、Cd2+、Pb2+的吸附性能及重金属螯合产物的沉降分离性能，相比RNS-A改性的壳聚糖或枸橼酸改性的壳聚糖有很大程度改善。本专利技术的壳聚糖基金属离子吸附剂的制备方法，原料易得，生产工艺简单，生产成本低，对Ni2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子具有较好地的吸附能力，为水中重金属离子的去除提供了新思路、新方法。上述壳聚糖基金属离子吸附剂的应用，是将吸附剂和含有重金属离子的污水混合，经吸附处理，即可有效去除污水中的重金属离子。具体实施方式下面具体实施例对本专利技术的实施方式作进一步说明。以下实施例中，氨基表面修饰的SiO2纳米粉体的型号为RNS-A，购自河南王屋纳米科技有限责任公司。实施例1本实施例的壳聚糖基金属离子吸附剂，采用以下方法进行制备：1)取3gRNS-A分散于80mL无水乙醇中，然后加入3g枸橼酸，在30℃搅拌反应2h，冷却，抽滤，滤饼经无水乙醇洗涤后，于35℃真空干燥3h，得到白色粉状固体，即作为改性枸橼酸的枸橼酸的RNS-A修饰物；2)取2g壳聚糖分散于50mL异丙醇中，搅拌30min后，加入2g枸橼酸的RNS-A修饰物和0.5g1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺，在50℃下搅拌反应6h后，冷却，抽滤，滤饼经异丙醇和丙酮分别洗涤后，于45℃真空干燥5h，得乳白色颗粒，即作为壳聚糖基金属离子吸附剂的RNS-A修饰枸橼酸接枝壳聚糖。原料及产物表征：使用红外光谱对原料或产物进行表征，所使用的RNS-A，其具有如下的特征峰：IR(KBr),ν/cm-1：3417，2935，1620，1097，802。所得到的RNS-A修饰枸橼酸接枝壳聚糖具有如下的特征峰：IR(KBr),ν/cm-1：3411，3352，3180，2928，2683，1712，1688，1531，1411，1317，1291，1129，1092，927，795。本实施例的合成路线如下：实施例2本实施例的壳聚糖基金属离子吸附剂，采用以下方法进行制备：1)取3gRNS-A分散于80mL无水乙醇中，然后加入2g枸橼酸，在25℃搅拌反应3h，冷却，抽滤，滤饼经无水乙醇洗涤后，于30℃真空干燥4h，得到白色粉状固体，即作为改性枸橼酸的枸橼酸的RNS-A修饰物；2)取2g壳聚糖分散于40mL异丙醇中，搅拌30min后，加入1g枸橼酸的RNS-A修饰物和0.3g1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺，在45℃下搅拌反应7h后，冷却，抽滤，滤饼经异丙醇和丙酮分别洗涤后，于40℃真空干燥6h，得乳白色颗粒，即作为壳聚糖基金属离子吸附剂的RNS-A修饰枸橼酸接枝壳聚糖。实施例3本实施例的壳聚糖基金属离子吸附剂，采用以下方法进行制备：1)取3gRNS-A分散于80mL无水乙醇中，然后加入4g枸橼酸，在35℃搅拌反应1h，冷却，抽滤，滤饼经无水乙醇洗涤后，于40℃真空干燥2h，得到白色粉状固体，即作为改性枸橼酸的枸橼酸的RNS-A修饰物；2)取2g壳聚糖分散于60mL异丙醇中，搅拌30min后，加入3g枸橼酸的RNS-A修饰物和1g1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺，在55℃下搅拌反应5h后，冷却，抽滤，滤饼经异丙醇和丙醇分别洗涤后，于50℃真空干燥4h，得乳白色颗粒，即作为壳聚糖基金属离子吸附剂的RNS-A修饰枸橼酸接枝壳聚糖。对比例1对比例1的重金属离子吸附剂为RNS-A改性壳聚糖，其制备方法为：1)取2gRNS-A分散在50mL无水乙醇中，缓慢滴加至经HCl酸化的pH值约为6的8g环氧氯丙烷中，在40℃搅拌反应7h。蒸除溶剂和未反应的环氧氯丙烷，得白色固体粉末，于50℃真空干燥6h，即得羟丙基化RNS-A。2)取壳聚糖2g溶于40mL异丙醇中，在40℃下用0.3g氢氧化钠碱化3h后，再加入2.5g羟丙基化RNS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖基金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将氨基表面修饰的SiO2纳米粉体分散于碳原子数为1‑3的低分子醇中，加入枸橼酸进行反应，制得改性枸橼酸；2)将壳聚糖及活化剂分散于碳原子数为1‑3的低分子醇中，加入步骤1)所得改性枸橼酸进行反应；3)过滤，滤饼经洗涤、干燥，得到所述壳聚糖基金属离子吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖基金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将氨基表面修饰的SiO2纳米粉体分散于碳原子数为1-3的低分子醇中，加入枸橼酸进行反应，制得改性枸橼酸；2)将壳聚糖及活化剂分散于碳原子数为1-3的低分子醇中，加入步骤1)所得改性枸橼酸进行反应；3)过滤，滤饼经洗涤、干燥，得到所述壳聚糖基金属离子吸附剂。2.如权利要求1所述的壳聚糖基金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，氨基表面修饰的SiO2纳米粉体与枸橼酸的质量比为1：(0.5～1.5)。3.如权利要求1或2所述的壳聚糖基金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，反应的温度为25～35℃，反应的时间为1～3h。4.如权利要求1所述的壳聚糖基金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，壳聚糖与改性枸橼酸的质量比为1：(0.5～1.5)。5.如权利要求1或4所述的壳聚糖基金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，反应的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫凤美，喻淼，张敬华，赵艳玲，孙楠，董江红，张向飞，王会凤，
申请(专利权)人：黄淮学院，
类型：发明
国别省市：河南,41