一种海藻酸钠吸附支架及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提出一种海藻酸钠吸附支架及其制备方法及应用，涉及吸附材料领域。一种海藻酸钠吸附支架的制备方法以海藻酸钠为溶质，水为溶剂，配制质量分数为2～13％的海藻酸钠溶液，再将所述海藻酸钠溶液倒入培养板中，静置去除气泡后，先在‑35～‑25℃中冷冻8～12h，再在‑60～‑50℃中二次冷冻3～5h，然后置入真空冷冻干燥机内冷冻干燥36～60h，得到海藻酸钠冻干块，将得到的海藻酸钠冻干块浸泡入乙醇溶液中，再取出海藻酸钠，清除表面附着的乙醇，然后将海藻酸钠放入氯化钙溶液中进行交联反应，反应后取出海藻酸钠产物，清除表面的氯化钙，得到所述海藻酸钠吸附支架。该海澡酸钠吸附支架制备成本第，吸附重金属的效率高，有效的克服了环境污染和生产与运行成本多种问题。

【技术实现步骤摘要】
一种海藻酸钠吸附支架及其制备方法与应用
本专利技术属于吸附材料领域，具体涉及一种海藻酸钠吸附支架及其制备方法与应用。
技术介绍
废水污染问题已引起世界各国各界高度关注，其中重金属离子废水污染使公众意识到水体污染问题的严重性，寻求污水处理的合适工艺已成为各国政府、科研界、环保界共同的关注焦点。基于综合对比各污水处理技术的经济成本、去除效率、工艺操作、二次污染等因素，认为吸附法是污水处理的最佳工艺技术之一。采用吸附法进行水体处理，合适的吸附剂选择是决定性因素。因此，研发去除效率高，原料成本低的吸附剂成为采用吸附法处理污水研究的重要内容之一。现在专利技术中活性炭选择吸附性较弱，对于重金属污染物以及其他一些特定种类污染物吸附性不强，粘土、沸石和水滑石同理。磁性重金属吸附剂在工业废水中吸附重金属离子后，可通过磁选分离装置将之收集，收集到的磁性吸附剂在解吸附装置中可与自身吸附的重金属离子相分离，进而吸附剂可通入工业废水中重复使用。现有使用的磁性重金属吸附剂都是以磁性颗粒为主要成分，以其他载体或吸附基团为组分制备得到。现有磁性重金属吸附剂未得到重视和广泛应用的主要原因是原料和制备成本较高，损耗大，企业成本投入较大。
技术实现思路
海藻酸钠是一种来源广泛，无毒无害的水溶性天然聚合物，其分子中含有大量羧酸根离子(-COO-)和羟基(-OH)，可与二价和三价金属阳离子发生反应形成非水溶性的网络状结构凝胶，而实现对重金属离子的去除。本专利技术的目的是利用海藻酸钠制备一种吸附材料，并研究该吸附材料所需的最佳吸附条件，以达到有效去除污水中的重金属离子的目的。为此，本专利技术采用了以下技术方案。一种海藻酸钠吸附支架的制备方法，其是以海藻酸钠为溶质，水为溶剂，配制质量分数为2～13％的海藻酸钠溶液，再将所述海藻酸钠溶液倒入培养板中，静置去除气泡后，先在-35～-25℃中冷冻8～12h，再在-60～-50℃中二次冷冻3～5h，然后置入真空冷冻干燥机内真空冷冻干燥36～60h，得到海藻酸钠冻干块。其中，在冷冻干燥时，干燥机内的真空度可设置为10～50Pa。进一步的，所述的海藻酸钠吸附支架的制备方法还包括：将得到的海藻酸钠冻干块浸泡入乙醇溶液中，再取出海藻酸钠，清除表面附着的乙醇，然后将海藻酸钠放入氯化钙溶液中进行进一步的交联反应，反应后取出海藻酸钠产物，清除表面的氯化钙，得到所述海藻酸钠吸附支架。将海藻酸钠冻干块依次浸泡如乙醇和氯化钙溶液的目的是进一步提高其内部交联的程度。进一步的，所述的海藻酸钠吸附支架的制备方法中，海藻酸钠溶液中溶质的质量分数优选为9.1％。本专利技术还提出一种海藻酸钠吸附支架，根据以上所述的海藻酸钠吸附支架的制备方法所制得。本专利技术还提出一种如上所述的海藻酸钠吸附支架的应用，应用于吸附水中的重金属离子，如Cd2+、Cu2+、Pb2+，也可以用于吸附其他的重金属离子。吸附时，将所述海藻酸钠吸附支架投入含有重金属离子的液体中，将溶液的pH调整为4～7，温度调整为25～45℃，吸附时间为180～720min，在该参数下吸附效果较好。进一步的，在吸附Cd2+时，将溶液的pH调整为4～7，温度调整为45℃，吸附时间为180min。进一步的，在吸附Cu2+时，将溶液的pH调整为5，温度调整为45℃，吸附时间为240min。进一步的，在吸附Pb2+时，将溶液的pH调整为4～7，温度调整为45℃，吸附时间为300～720min。其中，调整溶液pH所用的试剂可以是盐酸和/或氢氧化钠。进一步的，所述海藻酸钠吸附支架在吸附重金属离子Cd2+、Pb2+、Cu2+时，能进行吸附-脱附循环使用1～5次，使用盐酸进行脱附。可选用浓度为0.1mol·L-1的稀盐酸作为解吸液对吸附后海藻酸钠吸附支架进行脱附。所述海藻酸钠吸附支架还可以用于吸附其他重金属离子，如Hg2+、Cr6+、Mn4+、Co3+、Te3+等。本专利技术的有益效果是：(1)采用海澡酸钠作为污水处理的主要材料，其来源广泛、价格低廉，同时可生物降解，无二次污染，将吸收污染物的海澡酸钠材料可作为危险废物处理，也可将重金属回收再次利用，有效的克服了环境污染和生产与运行成本多种问题，具有重要的经济和学术价值。(2)提供了海藻酸钠吸附支架中海藻酸钠原料和水的配比，并提出吸附重金属离子时的优选pH、水体温度和吸附时间等参数，在该优选参数下，海藻酸钠吸附支架的吸附效率较高，显著优于其他参数。附图说明图1是制备的海藻酸钠吸附支架表面形貌图。图2是液体pH值与海藻酸钠吸附支架的吸附效率的关系图。图3是不同温度对海藻酸钠吸附支架的吸附性能的影响关系图。图4是吸附时间对海藻酸钠吸附支架的吸附性能的影响曲线图。图5是海藻酸钠吸附支架吸附重金属离子前后的表面形貌图。图6是循环次数对海藻酸钠多孔支架去除不同重金属离子的吸附性能影响结果图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施例进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例海藻酸钠吸附支架的制备为获得最佳形貌及最佳吸附容量的海藻酸钠多孔吸附剂，按一定浓度比分别制备不同浓度海藻酸钠支架材料以选取最合适浓度支架进行吸附性能探究。首先以海藻酸钠为溶质，二次蒸馏水为溶剂，配制不同浓度海藻酸钠溶液。使用电子精密天平分别称取2g、3g、4g、5g、6g、7g、8g的海藻酸钠粉末置于不同烧杯中，分别向烧杯中加入50ml蒸馏水，充分搅拌使溶质完全溶解，得到颜色随浓度增大而加深的淡黄色均匀溶液，静置2h以除去溶液中气泡。随后将海藻酸钠溶液分别缓慢倒入直径为16mm，高度为17mm的24孔聚苯乙烯培养板，静置除去气泡后放入温度为-30℃的冰柜冷冻10h，随后在-55℃下二次冷冻4h。将冷冻后的培养板放入真空冷冻干燥机内，设置真空度为30pa，冷冻干燥48h，得到一定浓度的海藻酸钠冻干块。将得到的海藻酸钠冻干块放入无水乙醇溶液中30min，使之充分浸泡，取出海藻酸钠并吸干表面附着的乙醇，再将海藻酸钠放入浓度为0.2％的氯化钙溶液交联90min，将交联后的海藻酸钠从氯化钙溶液中取出后，使用滤纸吸干表面溶液，得到所述海藻酸钠吸附支架。试验例1海藻酸钠吸附支架的表征支架材料的孔结构对吸附材料的稳定性和吸附性能具有重要影响，较大的孔径和较好的孔隙率有助于为吸附过程中吸附重金属离子提供更大的吸附空间，但过大的孔径严重影响多孔支架的抗压强度和稳定性，因此为了得到孔结构适宜的多孔吸附材料，探究了海藻酸钠不同浓度对制备多孔吸附材料的影响，并采用扫描电镜及宏观观察考察了海藻酸钠吸附支架的形貌，采用压汞法对海藻酸钠支架进行定量表征，测量海藻酸钠支架的孔径，孔隙率和比表面积。图1为制备的海藻酸钠吸附支架表面形貌图。从图中可以看出，在外观上，海藻酸钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海藻酸钠吸附支架的制备方法，其特征在于：以海藻酸钠为溶质，水为溶剂，配制质量分数为2～13％的海藻酸钠溶液，再将所述海藻酸钠溶液倒入培养板中，静置去除气泡后，先在-35～-25℃中冷冻8～12h，再在-60～-50℃中二次冷冻3～5h，然后置入真空冷冻干燥机内真空冷冻干燥36～60h，得到海藻酸钠冻干块，再进行交联处理得到所述海藻酸钠吸附支架。/n

【技术特征摘要】
1.一种海藻酸钠吸附支架的制备方法，其特征在于：以海藻酸钠为溶质，水为溶剂，配制质量分数为2～13％的海藻酸钠溶液，再将所述海藻酸钠溶液倒入培养板中，静置去除气泡后，先在-35～-25℃中冷冻8～12h，再在-60～-50℃中二次冷冻3～5h，然后置入真空冷冻干燥机内真空冷冻干燥36～60h，得到海藻酸钠冻干块，再进行交联处理得到所述海藻酸钠吸附支架。


2.根据权利要求1所述的海藻酸钠吸附支架的制备方法，其特征在于：所述得到海藻酸钠冻干块，再进行交联处理得到所述海藻酸钠吸附支架，具体为：
将得到的海藻酸钠冻干块浸泡入乙醇溶液中，再取出海藻酸钠，清除表面附着的乙醇，然后将海藻酸钠放入氯化钙溶液中进行交联反应，反应后取出海藻酸钠产物，清除表面的氯化钙，得到所述海藻酸钠吸附支架。


3.根据权利要求1所述的海藻酸钠吸附支架的制备方法，其特征在于，海藻酸钠溶液中溶质的质量分数为9.1％。


4.一种海藻酸钠吸附支架，其特征在于，根据权利要求1～3任意一项所述的海藻酸钠吸附支架的制备方法所制得。


5.一种如权利要求4所述的海藻酸钠吸附支架的应用，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾孟祥，方建军，
申请(专利权)人：厦门理工学院，龙岩市厦龙工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：福建;35