一种聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于重金属污水处理技术领域，公开了一种聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂及其制备方法与应用。方法：(1)采用稀醋酸溶液将壳聚糖配成溶液，得到壳聚糖溶液；(2)向壳聚糖溶液中滴加戊二醛，搅拌反应，然后加入聚乙烯亚胺，继续搅拌反应，获得混合溶液；(3)向步骤(2)的混合溶液中加入强碱溶液，获得沉淀；然后，后续处理，获得聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂。本发明专利技术的方法简单，所制备的吸附剂产量高，对Hg

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于重金属污水处理
，具体涉及一种聚乙烯亚胺(PEI)/壳聚糖复合吸附剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着经济和技术的发展，人们对生态文明建设日益重视，重金属污水处理也随之成为一个受到广泛关注的话题。其中，汞和铅的污水处理是近年来的一个研究热点。这是因为环境中的汞和铅具有剧毒性、生物富集性、致癌性、不可降解性，它们造成的污染已经成为阻碍人类经济社会发展，危害人类身体健康重要问题。例如，长期处于汞超标的环境中，可能造成人头痛，头晕，肢体麻木、肌肉震颤、神经失调等症状；而长期饮用铅离子超标的饮用水则可能导致铅中毒，影响人体神经系统、心血管系统、骨骼系统、生殖系统和免疫系统的功能，特别是婴幼儿的消化道、肾脏和大脑更容易受到影响，造成发育不良。目前对于工业废水中的汞离子和铅离子，主要有以下几种处理方法：膜分离技术、化学沉淀法、离子交换法、反渗透法和吸附法等。在以上方法中，吸附法因具有高效、成本低、不造成二次污染以及产物可循环使用等特点而受到广泛关注而成为目前较热门的技术之一。
[0003]壳聚糖是甲壳素的N
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脱乙酰基产物，是一种天然的生物大分子多糖。壳聚糖的分子链中含有大量的羟基和氨基活性基团，能够有效地与溶液中的金属离子发生螯合作用，因此在重金属废水处理方面具有较大的应用潜力。但同时，壳聚糖也有机械性能较差、对pH非常敏感、在水中易发生溶胀、吸附容量较低、对金属离子缺乏选择性等缺点也限制了其在重金属污水处理方面的应用。因此，通过将壳聚糖与戊二醛、甲醛、对苯二甲醛等化合物进行交联，增强壳聚糖的机械性能，并通过与小分子化学物质进行枝接增强吸附容量和选择性，是目前壳聚糖吸附剂较为常用的改性方法。
[0004]近年来，人们也进行了大量的壳聚糖改性吸附剂的研究。如专利申请CN201810699066.2，利用环氧氯丙烷对壳聚糖进行改性，具有机械性能与稳定性高，酸碱耐受度好等优点，但存在需要用到毒性较强的环氧氯丙烷的缺点，同时洗涤过程需要用到丙酮等有机溶剂。专利CN201711232219.4，利用铁铝泥和壳聚糖反应支撑壳聚糖基铁铝泥复合吸附材料，对金属钼有较好的去除率，但是制备过程需要用到140℃的高温，且反应在高压环境下进行，可能造成壳聚糖表面吸附官能团被破坏，影响吸附效果。此外，也有壳聚糖与甲醛交联后利用硫代氨基硫脲接枝改性的研究(Yue
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cheng Lin；Hong
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peng Wang；Faryal Gohar；Removal of Pb(II)and Cd(II)ions from aqueous solution by thiosemicarbazide modified chitosan；International Journal of Biological Macromolecules 95(2017)476
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483)，该壳聚糖改性吸附剂对铅离子和镉离子具有较好的吸附作用，但同时存在改性反应产量较低且产物吸附容量不高等缺点。综上所述，就目前而言通过壳聚糖的改性反应制备重金属吸附剂研究仍是一个具有相当挑战性的课题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂及其制备方法。本专利技术的方法简单，并避免了壳聚糖易溶于酸性溶液的不足，增强了壳聚糖的机械性能，提升了壳聚糖的吸附性能。通过本专利技术方法制备的吸附剂对Hg
2+
和Pb
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具有较好的选择性，同时具有较高的吸附量以及易分离回收的特点。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供由上述方法制备的聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂的应用。所述复合吸附剂用于吸附重金属离子，特别是吸附重金属污水中重金属离子，尤其是Hg
2+
和Pb
2+
。
[0007]本专利技术目的通过以下技术方案实现:
[0008]一种聚乙烯亚胺(PEI)/壳聚糖复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)采用稀醋酸溶液将壳聚糖配成溶液，得到壳聚糖溶液；
[0010](2)向壳聚糖溶液中滴加戊二醛，搅拌反应，然后加入聚乙烯亚胺(PEI)，继续搅拌反应，获得混合溶液；
[0011](3)向步骤(2)的混合溶液中加入强碱溶液，获得沉淀；然后，后续处理，获得聚乙烯亚胺(PEI)/壳聚糖复合吸附剂。
[0012]步骤(1)中所述稀醋酸溶液体积分数为0.5％～2％。
[0013]步骤(1)中所述壳聚糖的质量与醋酸溶液的体积之比为(0.25～2)g:100mL。
[0014]步骤(2)中所述的搅拌反应转速为400rpm。
[0015]步骤(2)中所述戊二醛体积与壳聚糖质量之比为(0.1～2.5)mL:1g。戊二醛滴加的速度：30～60滴/min。
[0016]步骤(2)中所述搅拌反应温度为30～50℃，搅拌反应的时间为50～150min。
[0017]步骤(2)中所述聚乙烯亚胺质量与壳聚糖质量之比为(0.06～0.5):1。
[0018]步骤(2)中所述继续搅拌反应温度为30～50℃，搅拌反应的时间为50～150min。
[0019]步骤(2)中所述聚乙烯亚胺以溶液的形式加入，具体为将聚乙烯亚胺溶于水中，获得聚乙烯亚胺溶液；聚乙烯亚胺与水的质量体积比为(0.1～0.5)g：(5～15)mL。
[0020]所述聚乙烯亚胺溶液通过滴加的方式加入。滴加的速度：30～60滴/min。
[0021]步骤(3)中所述强碱溶液的浓度为0.05～2mol/L；所述强碱溶液为NaOH溶液、KOH溶液。
[0022]步骤(3)中所述强碱溶液的体积与步骤(2)得到混合溶液的体积比为(50～150)mL:100mL。
[0023]所述强碱溶液通过滴加的方式加入。滴加的速度：30～60滴/min。
[0024]所述后续处理是指离心、洗涤、干燥。所述离心的转速为8000～12000rpm，离心的时间为1～2min。所述洗涤为水洗涤。所述干燥的温度为50～60℃，所述干燥的时间为6～24h。
[0025]所述聚乙烯亚胺(PEI)/壳聚糖复合吸附剂通过上述制备方法得到。
[0026]上述聚乙烯亚胺(PEI)/壳聚糖复合吸附剂在含有重金属离子的废水处理中的应用。
[0027]优选地，所述重金属离子为Hg
2+
和Pb
2+
。
[0028]本专利技术采用接枝交联技术将壳聚糖、戊二醛、聚乙烯亚胺联结成高分子复合吸附
剂，避免了壳聚糖易溶于酸性溶液的不足，增强了壳聚糖的机械性能，提升了壳聚糖的吸附性能。使用本方法制备的吸附剂对Hg
2+
和Pb
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具有较好的选择性，同时具有较高的吸附量以及易分离回收的特点。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)采用稀醋酸溶液将壳聚糖配成溶液，得到壳聚糖溶液；(2)向壳聚糖溶液中滴加戊二醛，搅拌反应，然后加入聚乙烯亚胺，继续搅拌反应，获得混合溶液；(3)向步骤(2)的混合溶液中加入强碱溶液，获得沉淀；然后，后续处理，获得聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂；步骤(2)中所述戊二醛体积与壳聚糖质量之比为(0.1～2.5)mL:1g；步骤(2)中所述搅拌反应温度为30～50℃，搅拌反应的时间为50～150min；步骤(2)中所述聚乙烯亚胺质量与壳聚糖质量之比为(0.06～0.5):1。2.根据权利要求1所述聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述继续搅拌反应温度为30～50℃，继续搅拌反应的时间为50～150min。3.根据权利要求1所述聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述稀醋酸溶液体积分数为0.5％～2％；步骤(1)中所述壳聚糖的质量与醋酸溶液的体积之比为(0.25～2)g:100mL。4.根据权利要求1所述聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述聚乙烯亚胺以溶液的形式加入，具体为将聚乙烯亚胺溶于水中，获得聚乙烯亚胺溶液；聚乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛华才，方晓杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：