一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于废水净化技术领域，具体涉及一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料及其制备方法，包括以壳聚糖与乙二胺四乙酸二酐通过酰胺反应生成壳聚糖/EDTA聚合物，然后将吡咯单体通过氢键作用力附着于壳聚糖/EDTA的表面，随后通过原位聚合形成聚吡咯包覆在壳聚糖/EDTA的表面，获得壳聚糖/EDTA/聚吡咯复合吸附材料，本发明专利技术中壳聚糖、EDTA、聚吡咯，全部是环境友好型材料，不会对环境产生二次污染，且该材料制备方法简单，价格低廉，在用于去除废水中六价铬离子时有很大的经济效益优势。有很大的经济效益优势。有很大的经济效益优势。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于废水净化
，具体涉及一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]水是生命的源泉，是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。然而随着工农业的快速发展，各种重金属(如Pb(II)、Hg(II)、Cu(II)、Zn(II)、Cr(VI)和Cd(II))被排放进入环境，直接威胁全球水资源安全。铬(Cr)是最常见且毒性最高的重金属污染物之一。Cr在自然环境中主要以三价铬(Cr(III))和六价铬(Cr(VI))形态存在。Cr(III)是微毒甚至无毒的，而Cr(VI)因其致癌性、高毒性、致畸性及生物富集性被广泛关注，是美国EPA指定的首要有毒污染物之一。2019年7月23日，“六价铬及其化合物”也被我国列入第一批有毒有害水污染物名录。世界卫生组织(WHO)将地表水和饮用水中Cr(VI)的最大允许浓度分别设定为0.1mg/L和0.05mg/L。钢铁制造、纺织、电镀、镀铬等污染性行业每年都会产生高浓度Cr(VI)废水。因此，这些含铬废水需要进行处理，达到排放标准的要求。
[0003]迄今为止，已开发出一系列去除废水中Cr(VI)的技术，如化学氧化、溶剂萃取、离子交换、共沉淀、电凝聚、生物处理、膜分离等，这些方法能耗高、需要大型仪器、成本高等，极大的降低了实际应用。吸附法具有环境友好、成本低、操作简单、效率高等优点，被认为是最有发展前景的方法，并具有成为近年来的研究和应用热点。吸附效率主要与吸附剂的种类有关。目前，生物炭、蒙脱土、纤维素、零价铁等多种吸附剂被广泛用于去除水中的Cr(VI)。然而由于吸附容量低、成本高、再生困难等缺点，限制了它们的进一步应用，如Naghipour D等人(Naghipour D，et,al.Water and Environment Journal,2020,34(1):45
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56.)用海绿石低成本去除水中的Cr(VI)，但是该吸附材料对Cr(VI)的吸附容量只有12.21mg/g。XiangL等人(Xiang L，et,al.Chemical Engineering Journal,2021,408:127281.)用聚吡咯包裹二硫化钼作为吸附剂去除水中的Cr(VI)，吸附容量为257.73mg/g，同样存在着吸附容量低等问题，同时，同时利用这几种材料制备出去除废水中六价铬离子的吸附材料的文章还未见报道。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是制备环境友好型、多吸附位点、高吸附容量的吸附材料，可通过吸附和还原作用去除废水中的六价铬离子，即本专利技术用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料的制备方法，通过壳聚糖作为该吸附材料的骨架，表面的羟基可与吡咯通过氢键作用结合，表面的氨基可与乙二胺四乙酸二酐交联生成聚合物。吡咯分子上带正电的氮原子，可通过静电引力和还原作用去除六价铬离子，乙二胺四乙酸可通过羧基和氨基的螯合作用去除六价铬离子或还原后的三价铬离子，三种材料均参与六价铬离子的去除,其具体步骤如下：
[0005]S1：以壳聚糖与乙二胺四乙酸二酐通过酰胺反应生成壳聚糖/EDTA聚合物；
[0006]S2：将吡咯单体通过氢键作用力附着于壳聚糖/EDTA的表面，随后通过原位聚合形成聚吡咯包覆在壳聚糖/EDTA的表面，获得壳聚糖/EDTA/聚吡咯复合吸附材料。
[0007]优选的，S1中壳聚糖/EDTA聚合物的制备步骤如下：
[0008]S11：将壳聚糖溶解在醋酸溶液中，然后加入甲醇搅拌均匀，将乙二胺四乙酸二酐加入壳聚糖溶液中，在室温下搅拌直至出现凝胶；
[0009]S12：反应结束后，过滤沉淀物并用NaOH溶液洗涤，以除去未反应的乙二胺四乙酸二酐；
[0010]S13：用稀盐酸、去离子水和乙醇洗涤并干燥产物，获得壳聚糖/EDTA聚合物。
[0011]优选的，S2中包括如下步骤：
[0012]S21：将干燥的壳聚糖/EDTA研磨粉碎，加入到装有去离子水的烧杯中搅拌均匀，加入盐酸调节pH；
[0013]S22：在上述S21的溶液中加入吡咯溶液并搅拌，接着向上述溶液中加入FeCl3溶液，继续搅拌，溶液逐渐变为深绿色；
[0014]S23：在4℃下密封一定时间，然后将所得产物过滤并用蒸馏水和乙醇洗涤至滤液呈中性，干燥保存得到壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料。
[0015]优选的，S11中壳聚糖与醋酸溶液的固液比1:8～1:20(g:mL)，醋酸溶液的体积浓度为8％
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20％。
[0016]优选的，S11中醋酸溶液与甲醇的体积比为1:3～1:6。
[0017]优选的，S11中壳聚糖与乙二胺四乙酸二酐的质量比为1:0.05～1:2，搅拌时间为8～36小时。
[0018]优选的，S22中壳聚糖/EDTA聚合物与吡咯加入量的固液比为1:0.05～1:1.2(g:mL)，吡咯与FeCl3的摩尔比为1：4～3：1。
[0019]优选的，S22中FeCl3溶液的浓度为0.4～2mol/L。
[0020]优选的，S23中密封时间为8～36小时。
[0021]一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料，采用上述制备方法进行制备。
[0022]与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0023]1.本专利技术使用的原材料包括，壳聚糖、EDTA、聚吡咯，全部是环境友好型材料，不会对环境产生二次污染。
[0024]2.该材料制备方法简单，价格低廉，在用于去除废水中六价铬离子时有很大的经济效益优势。
[0025]3.该吸附材料三种原材料均参与去除六价铬离子，去除方式包括静电引力、还原、螯合、离子交换等，使得该材料对六价铬离子有较大的吸附容量。
[0026]4.干扰离子SO
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、NO3‑
、Cu(II)、Zn(II)等对六价铬离子的去除几乎没有影响，因此该材料适合在复杂废水环境中去除六价铬离子。
[0027]5.该材料具有良好的可再生性能，吸附解析循环五次后，对六价铬离子的去除率仍能保持80％以上。
附图说明
[0028]图1为壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料与原材料单体的红外光谱图；
[0029]图2
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4为聚吡咯、壳聚糖/EDTA、壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料的扫描电镜图；
[0030]图5为不同吸附时间对六价铬离子吸附量的影响图示；
[0031]图6为不同温度下，溶液中六价铬离子浓度对吸附量的影响图示；
[0032]图7为不同pH对六价铬离子去除率的影响图示；
[0033]图8为共存离子对六价铬离子吸附量的影响图示；
[0034]图9为五次吸附
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：以壳聚糖与乙二胺四乙酸二酐通过酰胺反应生成壳聚糖/EDTA聚合物；S2：将吡咯单体通过氢键作用力附着于壳聚糖/EDTA的表面，随后通过原位聚合形成聚吡咯包覆在壳聚糖/EDTA的表面，获得壳聚糖/EDTA/聚吡咯复合吸附材料。2.根据权利要求1所述的一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料的制备方法，其特征在于，S1中壳聚糖/EDTA聚合物的制备步骤如下：S11：将壳聚糖溶解在醋酸溶液中，然后加入甲醇搅拌均匀，将乙二胺四乙酸二酐加入壳聚糖溶液中，在室温下搅拌直至出现凝胶；S12：反应结束后，过滤沉淀物并用NaOH溶液洗涤，以除去未反应的乙二胺四乙酸二酐；S13：用稀盐酸、去离子水和乙醇洗涤并干燥产物，获得壳聚糖/EDTA聚合物。3.根据权利要求1所述的一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料的制备方法，其特征在于，S2中包括如下步骤：S21：将干燥的壳聚糖/EDTA研磨粉碎，加入到装有去离子水的烧杯中搅拌，加入盐酸调节pH；S22：在上述S21的溶液中加入吡咯溶液并搅拌，接着向上述溶液中加入FeCl3溶液，继续搅拌，溶液逐渐变为深绿色；S23：在4℃下密封一定时间，然后将所得产物过滤并用蒸馏水和乙醇洗涤至滤液呈中性，干燥保存得到壳聚糖/EDTA/聚吡咯吸附材料。4.根据权利要求2所述的一种用于高效去除废水中六价铬离子的壳聚糖/EDTA/...

【专利技术属性】
技术研发人员：石勇丽，曹宁宁，张凯，李佳昊，李和平，张兆鑫，曲亚辉，卢婷婷，刘素青，曹翠，石晓丽，曹斐梵，李雪莹，
申请(专利权)人：河南省煤炭地质勘察研究总院，
类型：发明
国别省市：