一种生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al-LDHs吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于吸附材料技术领域，具体公开了一种生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al

【技术实现步骤摘要】
一种生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
‑
LDHs吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及吸附材料
，特别涉及一种生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
‑
LDHs吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着工业化和城市化的进步，作为生命之源的水源受到的污染也越来越严重，污染物进入自然界水体中，超过水体自净能力所造成的污染，会导致水质恶化。我国水体污染主要是以无机污染物例如金属离子和有机污染物等严重污染源为主，例如印染、冶炼、电镀、五金、石油化工和化学工业等企业都会排放大量含Cu
2+
的废水，其中游离铜离子的毒性远大于络合态铜，不仅对水生生物毒性很大，而且对自然环境也会造成非常严重的破坏。如何降低废液中的金属离子的浓度，提高水质，从而提高水循环利用效能和减少对环境水体的污染，是众多研究人员对于吸附剂研究的最重要的方向以及目的之一。在现有的方法中，吸附法是应用最多的一种方法。长期以来国内外许多科研工作者致力于吸附剂的研发和应用。而高昂的成本和再生困难的缺陷限制了现有吸附材料的广泛使用，也促进了人们对具备高经济效益的新型吸附材料的科学研究。
[0003]在现有技术中，有机酸改性的LDHs亲水性较基质LDHs而言会有所降低，并不能有效解决LDHs在水中易团聚的问题，从而限制了其在废水中对金属离子的吸附效果。壳聚糖价格低廉，吸附效率高，是最重要的生物质吸附材料之一，它对金属离子配位能力很强，这种吸附性能源于壳聚糖分子链上的
‑/>NH2和
‑
OH上的孤对中心，比较容易与溶液中金属离子的空轨道通过配位键形成稳定的鳌合物。为有效解决我国较为严重的污染问题，实现生物基质材料和国家的可持续发展，利用壳聚糖并应用到其他领域对绿色经济具有重大的意义。
[0004]壳聚糖是一种可循环的再生资源，直至近几十年，随着环境资源问题的日益突出，对壳聚糖认识逐渐深入，如何将其利用越来越受到人们的重视。
[0005]针对上述问题，利用壳聚糖开发一种具有高效吸附性能的新型吸附材料，具有重要的意义。

技术实现思路

[0006]针对以上现有技术的不足，本专利技术提供了一种生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂的制备方法及应用，采用如下技术方案：
[0007]一种生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂，所述吸附剂先用柠檬酸对Mg/Al
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LDHs插层改性得到柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs；然后在柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs中加入壳聚糖并通过N,N
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亚甲基双丙烯酰胺作为连结剂，使得柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs与壳聚糖接枝，制备得到生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂。
[0008]本专利技术提供生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
‑
LDHs吸附剂优选地制备方法包括
如下步骤：
[0009]S1.将柠檬酸盐溶于乙二醇中，加入HNO3，调节混合溶液PH值至酸性，向所述混合溶液中加入镁铝基层状双氢氧化物(Mg/Al
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LDHs)后回流冷却抽滤，洗涤干燥后得到柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs；
[0010]S2.在壳聚糖中加入乙酸溶液，超声振荡后记为溶液A；向步骤S1中所述柠檬酸插层Mg/Al
‑
LDHs中加入乙酸溶液，超声振荡后记为溶液B；
[0011]S3.在惰性气体保护下，将溶液A与溶液B混合搅拌均匀后加入N,N
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亚甲基双丙烯酰胺，再次搅拌均匀后加入NaOH调节PH值至碱性，继续搅拌均匀后抽滤，洗涤干燥研磨过筛后得到生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂。
[0012]进一步地，步骤S1中柠檬酸盐与镁铝基层状双氢氧化物(Mg/Al
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LDHs)的质量比为9:(20～36)。
[0013]进一步地，步骤S2中壳聚糖与乙酸溶液的质量比为1:(60～80)，柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs与乙酸溶液的质量比为1:(40～60)。
[0014]进一步地，步骤S3中所述惰性气体为氮气或氩气。
[0015]进一步地，所述柠檬酸盐为柠檬酸钠、柠檬酸钾或柠檬酸钙中的一种。
[0016]进一步地，步骤S3中所述溶液A与所述溶液B以及所述N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(13～42)：(47～65)：(11～22)。
[0017]优选地，步骤S3中所述溶液A与所述溶液B以及N,N
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亚甲基双丙烯酰胺按质量比20：62：18混合。
[0018]进一步地，步骤S3中得到的生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂吸附铜离子大于45mg/g。
[0019]本专利技术还公开了一种生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂的应用，所述吸附剂可应用于重金属离子及污染废水的处理。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
[0021](1)本专利技术将壳聚糖与柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs进行复合，不仅保留了柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附铜离子的能力，更为所制备的吸附剂增加了羧甲基壳聚糖中氨基和羟基等铜离子的结合位点，在两者共同作用下，使得制备得到的吸附剂对金属离子的吸附能力显著提升。
[0022](2)柠檬酸在插层LDHs后，并不能有效抑制LDHs的团聚。本专利技术中选用N,N
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亚甲基双丙烯酰胺作为连结剂将壳聚糖和柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs复合。N,N
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亚甲基双丙烯酰胺作为一种双醛连结剂，羰基的极化结构使得其容易与极性基团发生亲核反应，结合紧密，使本专利技术的壳聚糖接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂具有庞大的刚性结构，因此壳聚糖接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs较基质LDHs在水中具有更好的分散性。通过N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的接枝，让壳聚糖和柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs中更多的吸附基团可以暴露出来，增加与金属离子接触的可能。此外，该连结剂上拥有的氨基基团也可与废水中的铜离子结合，结合壳聚糖和柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs的特性，使得所制备的吸附剂对金属离子的吸附能力得到进一步的增强。
[0023](3)以壳聚糖为原料制备的吸附材料，不仅可以制得高效使用的吸附剂，解决工业废水中重金属离子吸附的问题，扩大壳聚糖的应用领域，还能降低废水吸附剂的成本，同时
解决造纸废浆的污染处理问题，最终实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂，其特征在于，先用柠檬酸对Mg/Al
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LDHs插层改性得到柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs；然后在柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs中加入壳聚糖，并通过N,N
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亚甲基双丙烯酰胺作为连结剂，使得柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs与壳聚糖接枝，制备得到生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂。2.一种权利要求1所述的生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将柠檬酸盐溶于乙二醇中，加入HNO3，调节混合溶液PH值至酸性，向所述混合溶液中加入镁铝基层状双氢氧化物(Mg/Al
‑
LDHs)后回流冷却抽滤，洗涤干燥后得到柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs；S2.在壳聚糖中加入乙酸溶液，超声振荡后记为溶液A；向步骤S1中所述柠檬酸插层Mg/Al
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LDHs中加入乙酸溶液，超声振荡后记为溶液B；S3.在惰性气体保护下，将所述溶液A与所述溶液B混合搅拌均匀后加入N,N
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亚甲基双丙烯酰胺，再次搅拌均匀后加入NaOH调节PH值至碱性，继续搅拌均匀后抽滤，洗涤干燥研磨过筛后得到生物质材料接枝柠檬酸插层Mg/Al
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LD...

【专利技术属性】
技术研发人员：何边阳，万世恒，朱磊，陈俊峰，肖遥，苏淑，张鑫莹，陈欣颖，杨梦丽，郭连贵，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：