一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂及其制备方法，将羧甲基壳聚糖水溶液逐滴加到Fe

【技术实现步骤摘要】
一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于电镀废水处理
，具体涉及一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，电镀废水中含有多种不同的重金属污染物，化学性质差异大，尚未有针对性强且有效的办法进行处理。化学沉淀法、化学还原法、电解法等电镀废水治理方法由于其处理成本较高、操作过程复杂，产生二次污染，使用传统处理方法会增加废水处理药剂的使用量，增加污水处理的成本。吸附法通过吸附剂的离子交换、静电作用和表面络合，对电镀废水中的重金属离子进行吸附，达到去除的目的，其优点在于去除效率高、经济性能好、设计与操作灵活，因此吸附法是目前应用最广泛的重金属离子处理技术之一。由于Cr(VI)在废水中以阴离子络合物形式存在的代表性金属，具有“三致效应”，对生态环境安全和人类健康具有巨大的威胁，因此，如何快速、高效处理电镀废水中的Cr(VI)是一项极为重要的研究课题。
[0003]壳聚糖是2
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氨基
‑
2脱氧
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D
‑
葡萄糖单体以β
‑
(1
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4)苷连接的均聚物，是自然界中唯一的碱性多糖。在壳聚糖分子中含有的大量羟基(
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OH)和氨基(
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NH2)为典型的Lewis碱性基团，对大多数金属具有螯合配位能力，因而壳聚糖衍生物能够有效去除水中重金属离子、化学需氧量(COD)和色度等，且无二次污染。羧甲基壳聚糖是壳聚糖衍生物中的一种，是天然吸附剂，分子中含有羟基、氨基、羧基等活性基团，可通过氢键、离子交换、范德华力等对重金属离子产生极强的吸附及配位作用，已被广泛应用于废水和工业废水处理，可用作吸附剂、絮凝剂、杀菌剂、离子交换剂、膜制剂等。虽然羧甲基壳聚糖本身具有吸附性，但在应用过程中也存在一些缺点，如pH值适用范围较窄、水溶性高不易分离、吸附平衡时间长等缺点。
[0004]聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine，PEI)又称聚氮杂环丙烷，是一种水溶性高分子聚合物。其含有大量对重金属离子具有较强螯合能力的氨基(—NH2)，能够在较宽的pH范围内被质子化而显正电性，因此非常有利于通过静电吸引作用去除水中带负电荷的污染物质，如以阴离子络合物形式存在的Cr(VI)。然而由于PEI具有良好的水溶性，难以实现固液分离，使得其不能直接作为吸附剂从水中吸附污染物质。因此其多用于修饰或包裹成型的载体，对载体的吸附效果进行提升。
[0005]因此如何结合羧甲基壳聚糖和PEI的优势，制备一种高效去除电镀废水中Cr(VI)的新型吸附剂是本领域研究技术人员目前需要解决的技术问题。
[0006]因此，为了解决上述问题，本文提出一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂及其制备方法。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术设计了一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂及
其制备方法，本专利技术无毒、环境友好，通过两步交联反应(离子交联、化学交联)制备得到(CMC@Fe
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PEI)功能材料。所得吸附剂具有针对Cr(VI)的高密度吸附位点(氨基、羟基等)，且达到快速高效去除Cr(VI)的目的。
[0008]为了达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现的：1、一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂，其特征在于，该吸附剂的化学式为：(CMC@Fe
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PEI)。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0010]Step1：将羧甲基壳聚糖(CMC)水溶液逐滴加到Fe
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和La
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的混合溶液中进行离子交联反应得到羧甲基壳聚糖水凝胶微球，室温下静置反应；
[0011]Step2：清洗Step1所得产物，并进行冷冻干燥；
[0012]Step3：将冷冻干燥后的材料投入聚乙烯亚胺(PEI)的水溶液中,充分混合并静置后，搅拌下加入戊二醛水溶液进行化学交联反应；
[0013]Step4：清洗Step3所得产物，冷冻干燥后得到PEI修饰的羧甲基壳聚糖微球(CMC@Fe
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PEI)吸附剂。
[0014]进一步的，所述的Step1中，羧甲基壳聚糖水溶液的配制比例为每克羧甲基壳聚糖溶于25～35mL超纯水；所述的Fe
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的浓度分别为0.1～0.3wt％和0.2～0.4wt％。
[0015]进一步的，所述的Step1中，羧甲基壳聚糖水溶液的配制比例为每克羧甲基壳聚糖溶于30mL超纯水；所述的Fe
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的浓度分别为0.2wt％和0.3wt％。
[0016]进一步的，所述Step2和Step4中冷冻干燥温度为
‑
50℃，时间为48h；所述的Step2中静置时间为24h。
[0017]进一步的，所述Step3中PEI溶液质量浓度为1.0～3.0wt％，戊二醛溶液质量浓度为1.5～2.5wt％；所述静置时间为6h，搅拌时间为2h。
[0018]进一步的，所述的PEI溶液质量浓度为1.5wt％，戊二醛溶液质量浓度为2wt％。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术无毒、环境友好，通过两步交联反应(离子交联、化学交联)制备得到(CMC@Fe
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PEI)功能材料；所得吸附剂具有针对Cr(VI)的高密度吸附位点(氨基、羟基等)，且达到快速高效去除Cr(VI)的目的，其对Cr(VI)的最大吸附量为649.62mg
·
g
‑1，高于文献报道的绝大部分吸附剂；该吸附剂可用于实际电镀废水中高浓度Cr(VI)的去除，具有巨大的应用前景。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术得到的(CMC@Fe
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PEI)吸附剂的SEM图；
[0023]图2为不同配比材料吸附Cr(VI)的吸附容量对比图；
[0024]图3为不同pH条件下(CMC@Fe
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PEI)的吸附容量对比图；
[0025]图4为不同接触时间下(CMC@Fe
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PEI)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂，其特征在于，该吸附剂的化学式为：(CMC@Fe
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PEI)。2.根据权利要求1所述的一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：Step1：将羧甲基壳聚糖(CMC)水溶液逐滴加到Fe
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的混合溶液中进行离子交联反应得到羧甲基壳聚糖水凝胶微球，室温下静置反应；Step2：清洗Step1所得产物，并进行冷冻干燥；Step3：将冷冻干燥后的材料投入聚乙烯亚胺(PEI)的水溶液中,充分混合并静置后，搅拌下加入戊二醛水溶液进行化学交联反应；Step4：清洗Step3所得产物，冷冻干燥后得到PEI修饰的羧甲基壳聚糖微球(CMC@Fe
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PEI)吸附剂。3.根据权利要求2所述的一种吸附六价铬的羧甲基壳聚糖吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的Step1中，羧甲基壳聚糖水溶液的配制比例为每克羧甲基壳聚糖溶于25～35mL超纯水；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，王昕，陈煜柠，高洁，何柳村，陈舒寅，张暖，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：