一种改性海藻酸钠基光催化还原剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种改性海藻酸钠基光催化还原剂及其制备方法和应用，涉及废水处理技术领域，以环氧氯丙烷为交联剂，将三乙烯四胺嫁接到海藻酸钠基体上，经过氯化钙和硝酸铁溶液进行固化，再置于冷冻干燥机中进行真空干燥，最终得到一种对六价铬和甲硝唑具备优良光催化性能的多孔水凝胶材料；本发明专利技术所制备的海藻酸钠基光催化剂，采用溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种改性海藻酸钠基光催化还原剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及废水处理
，具体涉及一种改性海藻酸钠基光催化还原剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在传统的制药生产过程中，会产生大量的含重金属离子和抗生素的医疗废水，而这些重金属离子和抗生素具有高溶性、难降解以及强毒性等特点，若处理不当排放到自然环境中，则会对人类和动植物的生存环境造成严重的威胁。目前，去除废水中的重金属离子和抗生素的方法主要包括吸附法、膜过滤法、化学沉淀法等。但这些方法中存在着许多不足之处，比如膜过滤法的处理成本高、化学沉淀法在处理过程中会产生大量污泥，从而造成二次污染等问题，而光催化作为一种有前途的环境修复方法，近些年来受到很多研究者的关注。目前用于光催化的材料主要是一些纳米金属化合物或者贵金属，原因是这些材料在光照条件下可以在很大程度上降低电荷转移阻力，有利于光照产生的电子
‑
空穴的迁移，但是这些催化剂对Cr(
Ⅵ
)和MNZ的降解仅局限于低浓度的溶液中，主要原因是无机材料对Cr(VI)离子和MNZ没有明显的吸附作用，而光催化反应往往发生在光催化剂和处理目标的界面上。相比与传统的无机材料，生物质材料本身具有大量的活性官能团，经改性后可以显著提高其对重金属离子和有机污染物的吸附效果，同时由于部分的生物质材料具有较好的导电能力，可以尝试用于重金属离子和有机污染物的光催化降解中。
[0003]海藻酸钠作为一种天然多糖，广泛的分布于褐藻等藻类植物中，其分子链上含有丰富的羟基和羧基官能团，对重金属离子和抗生素具有较高的亲和力，可以为重金属离子和有机污染物的吸附提供良好的吸附位点。目前以海藻酸钠作为基底材料，通过三乙烯四胺和环氧氯丙烷进行化学改性，并在紫外光的条件下用于处理高浓度的Cr(VI)和MNZ废水，目前尚未见相关文献报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于解决上述
技术介绍
的问题，而提出一种改性海藻酸钠基光催化还原剂及其制备方法和应用，采用溶胶
‑
凝胶法，生产工艺简单，制备条件温和，可用于处理高浓度的六价铬和甲硝唑的制药废水中，在实际处理过程中具有操作简便，成本低廉，效率高的优点；此外，该专利技术所制备的光催化剂可延伸至用于处理含多种重金属离子、抗生素以及染料，拓宽有机光催化材料在实际工业生产中的多元化应用。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种改性海藻酸钠基光催化还原剂的制备方法，包括以下步骤:
[0007]S1:将氢氧化钠溶解在去离子水中，加入环氧氯丙烷和三乙烯四胺，升温至70℃，恒温震荡2h，得到接枝的中间体；
[0008]S2:向步骤S1得到的中间体中加入海藻酸钠，降低温度至60℃，搅拌均匀，恒温震荡8h，得到复合水凝胶；
[0009]S3:将步骤S2得到的水凝胶加入到氯化钙溶液中固化1h，然后转移到硝酸铁溶液中固化23h，得到复合水凝胶球；
[0010]S4:将步骤S3得到的复合水凝胶球用去离子水清洗5
‑
6次，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥，即得到改性海藻酸钠基光催化还原剂。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：在S1中，氢氧化钠的质量分数为1.5
‑
2.5％；环氧氯丙烷和三乙烯四胺的体积比为1:1.5
‑
1:2。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：在S2中，海藻酸钠和中间体溶液的固液比1g:28mL
‑
1g:32mL。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：在S3中，氯化钙溶液质量分数为1
‑
3％，硝酸铁溶液质量分数为3
‑
5％。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：在S4中，冷冻温度为
‑
75至
‑
85℃。
[0015]一种改性海藻酸钠基光催化还原剂，由上述的改性海藻酸钠基光催化还原剂的制备方法而得到的。
[0016]一种改性海藻酸钠基光催化还原剂在混合六价铬和甲硝唑制药废水中的应用。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：将六价铬阴离子化合物和甲硝唑有机污染物吸附到改性海藻酸钠基光催化还原剂上，然后在紫外光的照射下使得六价铬还原为三价，将甲硝唑氧化成小分子有机物。
[0018]作为本专利技术进一步的方案：改性海藻酸钠基光催化还原剂在还原六价铬的同时协同促进甲硝唑的氧化。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术使用三乙烯四胺和环氧氯丙烷对海藻酸钠进行改性，并在氯化钙和硝酸铁溶液中进行固化，制备出一种催化效果好，便于回收的海藻酸钠基光催化剂，在紫外光照射的情况下可用于降解制药厂产生的高浓度六价铬和甲硝唑的制药废水；
[0021]本专利技术使用冷冻干燥机对改性海藻酸钠水凝胶球进行真空干燥，制备出一种比表面积大，孔径分布均匀的凝胶颗粒，对六价铬和甲硝唑具有良好的吸附性能。
[0022]本专利技术通过改性引入大量的氨基官能团，在酸性条件下，可以质子化与阴离子形态的六价铬发生静电吸引，增大对六价铬的吸附作用。将三价铁与海藻酸钠基体上的羧基络合，在紫外光的照射下，可以加强光生电子
‑
空穴的迁移，降低电子
‑
空穴的复合速率，进而加快六价铬和甲硝唑的降解速率。此外，在六价铬和甲硝唑共存的条件下，六价铬还原成三价铬的同时会促进甲硝唑的氧化降解。
附图说明
[0023]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0024]图1为实施例中反应前改性海藻酸钠基光催化还原剂的扫描电镜图；
[0025]图2为实施例中反应后改性海藻酸钠基光催化还原剂的扫描电镜图；
[0026]图3为实施例中改性海藻酸钠基光催化还原剂的截面扫描电镜图；
[0027]图4为本专利技术中改性海藻酸钠基光催化还原剂和海藻酸钠的光致发光光谱图；
[0028]图5为本专利技术中改性海藻酸钠基光催化还原剂和海藻酸钠的紫外可见漫反射光谱图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]本专利技术为一种改性海藻酸钠基光催化还原剂的制备方法，包括以下步骤：
[0032]S1:将氢氧化钠溶解在去离子水中，加入环氧氯丙烷和三乙烯四胺，升温至70℃，恒温震荡2h，得到接枝的中间体；其中，氢氧化钠质量分数为1.5％，环氧氯丙烷和三乙烯四胺的体积比为1:1.5；
[0033]S2:向步骤S1得到的中间体中加入海藻酸钠，降低温度至60℃，搅拌均匀，恒温震荡8h，得到复合水凝胶；其中，海藻酸钠和中间体溶液的固液比1g:28mL；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性海藻酸钠基光催化还原剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:S1:将氢氧化钠溶解在去离子水中，加入环氧氯丙烷和三乙烯四胺，升温至70℃，恒温震荡2h，得到接枝的中间体；S2:向步骤S1得到的中间体中加入海藻酸钠，降低温度至60℃，搅拌均匀，恒温震荡8h，得到复合水凝胶；S3:将步骤S2得到的水凝胶加入到氯化钙溶液中固化1h，然后转移到硝酸铁溶液中固化23h，得到复合水凝胶球；S4:将步骤S3得到的复合水凝胶球用去离子水清洗5
‑
6次，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥，即得到改性海藻酸钠基光催化还原剂。2.根据权利要求1所述的一种改性海藻酸钠基光催化还原剂的制备方法,其特征在于，在步骤S1中，氢氧化钠的质量分数为1.5
‑
2.5％；环氧氯丙烷和三乙烯四胺的体积比为1:1.5
‑
1:2。3.根据权利要求1所述的一种改性海藻酸钠基光催化还原剂的制备方法,其特征在于，在步骤S2中，海藻酸钠和中间体溶液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笳，高翔鹏，夏勇军，姜梦溪，武少杰，夏小虎，郑华权，杨洪，耿超凡，
申请(专利权)人：安徽欣创节能环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：