铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法，包括步骤1：壳聚糖粉末完全溶于醋酸溶液；步骤2：加入硝酸铈水溶液并恒速搅拌；步骤3：静置待气泡除尽后，在培养皿中流延后在烘箱内凝胶成膜；步骤4：用氢氧化钠溶液浸泡培养皿，膜片鼓起后揭膜，蒸馏水洗涤膜片至中性，烘干；步骤5：膜片加入到交联剂中，在恒温水浴锅中交联；步骤6：用蒸馏水洗涤交联溶液膜片上多余的交联剂并烘干，粉碎后过筛；步骤7：用盐酸溶液将过筛后的颗粒于室温下质子化，并用蒸馏水洗涤至中性后烘干，得所述的铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂。本发明专利技术不仅除磷率高、吸附量大，并且磷去除率受温度和pH影响的较小。

【技术实现步骤摘要】
铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法
本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法。
技术介绍
磷是导致水体富营养化的决定性因素，同时磷也是生命不可或缺的重要营养元素，而且不可再生。磷是地球上的重要元素之一，污水中磷的分离回收既是实现磷资源可持续发展的需求，也是改善水体富营养化问题的有效措施。近年来随着经济的快速发展，大量含磷废水排入环境中，导致水体产生富营养化。数据表明，中国主要湖泊中大约有56%的水域都因为氮磷污染对人类的生活及水生生物的生长产生了极大的负面影响。目前城镇化污水处理厂磷含量较易达标，而农村污水氮磷含量普遍偏高，依靠传统的生物除磷很难达标，因此，开发经济高效、无二次污染的除磷技术成为目前水处理技术的研究重点。目前，常用的除磷方法主要有化学沉淀法、生物法、离子交换法、膜分离法、吸附法。化学沉淀法常用的混凝沉淀剂有石灰、明矾、氯化铁、石灰与氯化铁的混合物等，具有简便易行，处理效果好的优点，但是长期运行会引起废水pH值上升，产生大量的污泥，给污泥的处理带来了极大的不便，容易造成二次污染。生物法具有良好的除磷效果，且不需投加沉淀剂，但要求管理较严格，成本较高。离子交换法除磷的交换容量比较稳定，但由于再生后交换容量有所降低，而且对于处理高浓度含磷废水运行费用偏高，因此目前还未规模化应用。膜分离法适用于浓度较低的含磷废水，处理效果稳定，出水水质可达到国家排放标准，但成本高，设备昂贵，且容易造成二次污染。吸附法由于具备占地面积小、工艺简单、操作方便、可重复利用、无二次污染的优势，近年来在水处理行业得到了广泛的应用和认可。吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的亲和力，来实现的污水除磷工艺。吸附剂在吸附法中起着重要作用，磷通过吸附剂表面的物理吸附、离子交换或共沉淀过程，实现磷从污水中的分离，并可进一步通过解吸处理回收磷资源，目前，常用的除磷材料有黏土、壳聚糖、工业副产品和活性炭。因此，在吸附法研究中，寻找新型高效环境友好的吸附剂是除磷关键所在。壳聚糖因其具有生物相容性、无毒、生物降解性等优点而受到越来越多的关注。然而，由于缺乏阳性点位，壳聚糖对磷的吸附能力较低。为了提高其对磷酸盐的吸附能力，可以采用化学交联和引入金属离子等多种化学改性方法。对壳聚糖进行负载金属离子改性，可负载的金属离子有镧、铁、锆、钕等。稀有元素是自然界中储量、分布稀少（一般地壳丰度为100ppm以下）且人类应用较少的元素总称。近年来，负载稀有金属离子的材料被大量应用于去除水体中过量的磷。我国的稀土资源储量十分丰富，目前，稀土元素由于其独特的物理化学性质在众多领域得到推广与使用。在壳聚糖分子链中，氨基和羟基可以和过渡以及稀土金属离子通过配位作用生成壳聚糖金属配合物，这种类型的配合物具有相对分子质量较大、含有金属离子、一定条件可以得到螯合环状结构等特征。其中，铈离子储量丰富，价格便宜，耐酸、耐碱性强，在去除水中的有害物质的过程中不被洗脱。含铈离子的吸附材料因其价廉、无污染、良好的稳定性以及吸附除磷效果好等优点备受关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法，不仅除磷率高、吸附量大，并且磷去除率受温度和pH影响的较小。本专利技术是这样实现的：一种铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1：称取壳聚糖粉末溶于醋酸溶液，搅拌至完全溶解，形成壳聚糖溶液；步骤2：在壳聚糖溶液中加入硝酸铈水溶液，恒速搅拌，形成六水合硝酸铈溶液；步骤3：静置六水合硝酸铈溶液，待气泡除尽后，取均一的六水合硝酸铈溶液在培养皿中流延后在烘箱内凝胶成膜；步骤4：用氢氧化钠溶液浸泡培养皿，膜片鼓起后揭膜，用蒸馏水将膜片洗涤至中性，并在烘箱内烘干；步骤5：将烘干的膜片加入到交联剂中，在恒温水浴锅中交联，形成交联溶液膜片；步骤6：用蒸馏水洗涤交联溶液膜片上多余的交联剂并烘干，粉碎后过筛；步骤7：用盐酸溶液将过筛后的颗粒于室温下质子化，并用蒸馏水洗涤至中性后烘干，得所述的铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂。在所述的步骤1中，醋酸溶液的体积浓度为1.9%-2.1%，形成的壳聚糖溶液的质量体积浓度为2%。在所述的步骤2中，硝酸铈水溶液的浓度为0.5mol/L，形成的六水合硝酸铈溶液的体积浓度为9%-11%。在所述的步骤4中，氢氧化钠溶液的体积浓度为10%。在所述的步骤5中，交联剂为环氧氯丙烷乙醇溶液，环氧氯丙烷乙醇溶液的浓度为2.5%，形成的交联溶液膜片的质量体积浓度为4%。在所述的步骤5中，恒温水浴锅的温度为55-65℃，交联的时间为6-8小时。在所述的步骤6中，过筛的筛网密度为100目或200目。在所述的步骤7中，盐酸溶液的浓度为6-8mol/L，盐酸溶液中颗粒的质量体积浓度为10%。在所述的步骤7中，质子化的时间为0.5-1小时。在铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法中，烘干的温度为55-65℃。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：1、本专利技术以壳聚糖为吸附剂骨架，以六水合硝酸铈、环氧氯丙烷进行改性，以氢氧化钠为成型剂，以盐酸质子化制备而得，具有多孔结构，能起到较好的除磷作用。2、本专利技术具有价格低廉、无污染、吸附性好、稳定性高等优点。本专利技术不仅除磷率高、吸附量大，并且磷去除率受温度和pH影响的较小。附图说明图1是本专利技术铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。请参见附图1，一种铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1：称取壳聚糖粉末溶于醋酸溶液，搅拌至完全溶解（直至溶液混合均匀），形成壳聚糖溶液。步骤2：在壳聚糖溶液中加入0.5mol/L的CeNO3•6H2O（硝酸铈）水溶液，恒速搅拌2小时，形成六水合硝酸铈溶液。步骤3：静置六水合硝酸铈溶液，待气泡除尽后，取10mL均一的溶液在直径为90mm的培养皿中流延后在55-65℃的烘箱内凝胶成膜。步骤4：用氢氧化钠溶液浸泡培养皿，膜片鼓起后用镊子揭膜，用蒸馏水将膜片洗涤至中性，并在55-65℃的烘箱内烘干。步骤5：将近中性的烘干的膜片加入到交联剂中，在55℃-65℃的恒温水浴锅中交联6-8小时，形成交联溶液膜片。步骤6：用蒸馏水洗涤交联溶液膜片上多余的交联剂，并在55-65℃下烘干，粉碎机粉碎，过100目筛或200目筛，确保粒径统一。步骤7：用盐酸溶液将过筛后的颗粒于室温下质子化0.5-1小时，并用蒸馏水洗涤至中性后在55-65℃下烘干，得所述的铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂。在所述的步骤1中，醋酸溶液的体积浓度为1.9%-2.1%，优选的，醋酸溶液的体积浓度为2%；形成的壳聚糖溶液的质量体积浓度为2%。在所述的步骤2中，六水合硝酸铈溶液的体积浓度为9%-11%，优选的，六水合硝酸铈溶液的体积浓度为10%。在所述的步骤4中，氢氧化钠溶液的体积浓度为10%，此溶度下易揭膜，且不会破坏其他结构。在所述的步骤5中，交联剂为环氧氯丙烷乙醇溶液，环氧氯丙烷乙醇溶液的浓度为2.5%，形成的交联溶液膜片的质量体积浓度为4%，优选的，交联温度为60℃，交联时间为6-8小时。在所述的步骤7中，盐酸溶液的浓度为6-8mol/L，盐酸溶液中颗粒的质量体积浓度为10%。实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：称取壳聚糖粉末溶于醋酸溶液，搅拌至完全溶解，形成壳聚糖溶液；步骤2：在壳聚糖溶液中加入硝酸铈水溶液，恒速搅拌，形成六水合硝酸铈溶液；步骤3：静置六水合硝酸铈溶液，待气泡除尽后，取均一的六水合硝酸铈溶液在培养皿中流延后在烘箱内凝胶成膜；步骤4：用氢氧化钠溶液浸泡培养皿，膜片鼓起后揭膜，用蒸馏水将膜片洗涤至中性，并在烘箱内烘干；步骤5：将烘干的膜片加入到交联剂中，在恒温水浴锅中交联，形成交联溶液膜片；步骤6：用蒸馏水洗涤交联溶液膜片上多余的交联剂并烘干，粉碎后过筛；步骤7：用盐酸溶液将过筛后的颗粒于室温下质子化，并用蒸馏水洗涤至中性后烘干，得所述的铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：称取壳聚糖粉末溶于醋酸溶液，搅拌至完全溶解，形成壳聚糖溶液；步骤2：在壳聚糖溶液中加入硝酸铈水溶液，恒速搅拌，形成六水合硝酸铈溶液；步骤3：静置六水合硝酸铈溶液，待气泡除尽后，取均一的六水合硝酸铈溶液在培养皿中流延后在烘箱内凝胶成膜；步骤4：用氢氧化钠溶液浸泡培养皿，膜片鼓起后揭膜，用蒸馏水将膜片洗涤至中性，并在烘箱内烘干；步骤5：将烘干的膜片加入到交联剂中，在恒温水浴锅中交联，形成交联溶液膜片；步骤6：用蒸馏水洗涤交联溶液膜片上多余的交联剂并烘干，粉碎后过筛；步骤7：用盐酸溶液将过筛后的颗粒于室温下质子化，并用蒸馏水洗涤至中性后烘干，得所述的铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂。2.根据权利要求1所述的铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法，其特征是：在所述的步骤1中，醋酸溶液的体积浓度为1.9%-2.1%，形成的壳聚糖溶液的质量体积浓度为2%。3.根据权利要求1所述的铈改性壳聚糖除磷颗粒吸附剂的制备方法，其特征是：在所述的步骤2中，硝酸铈水溶液的浓度为0.5mol/L，形成的六水合硝酸铈溶液的体积浓度为9%-11%。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小弟，房豪杰，刘倩，许振华，颜贝妮，于芬，
申请(专利权)人：上海市机电设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31