一种氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于废水处理技术领域，公开了一种氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂及制备方法和应用。制备包括：将壳聚糖、氨基多羧酸化合物和水混合，调节pH得到混合溶液，再加入四氧化三铁纳米颗粒混合得到溶液a；将液体石蜡与span

【技术实现步骤摘要】
一种氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于废水处理
，更具体地，涉及一种氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着工业的迅速发展，采矿、冶金、化工、电镀、电池等行业会产生大量重金属废水。废水被泄露到河流湖泊中，会导致水体严重的重金属污染。重金属不能被微生物降解，可在生态环境中长期积累，并通过生物富集作用，对人类健康构成威胁。因此，对废水中的重金属高效去除势在必行。目前，人们已开发多种技术用于废水中重金属离子的去除，包括吸附、化学沉淀、膜分离、离子交换和电化学法等。吸附法具有成本低、操作简单和效果好的特点，是最常用的技术之一。吸附法的关键在于吸附剂的选择。壳聚糖是一种来源广泛、高效、无毒、易于生物降解的天然高分子聚合物，其化学结构中具有可修饰的位点，被视为一种很有潜力的重金属吸附材料。然而，壳聚糖机械强度较低，易溶胀，吸附后难以从水溶液中分离。将壳聚糖与磁性材料复合，使其在使用后可通过外加磁场高效回收，使用方便，从而避免对水体的二次污染。为了进一步提高吸附性能，需要对磁性壳聚糖进行修饰改性。
[0003]公开号为CN105921134A的专利中公开了一种DTPA
‑
壳聚糖改性磁性吸附剂的制备方法，通过将磁性粒子与壳聚糖混合，然后利用DTPA酸酐交联改性，得到DTPA
‑
壳聚糖改性磁性吸附剂。但该方法制备过程复杂，成本较高，且产物呈粉末状，比表面积较低，影响吸附效率。Huang等人(Yaoyao Huang,et,al.Journal of Hazardous Materials,2022,126856)首先通过乳液交联法制备磁性壳聚糖微球，然后利用酰胺反应得到DTPA改性的磁性壳聚糖吸附剂。但由于壳聚糖上的氨基参与了与戊二醛的交联反应，导致下一步DTPA基团的接枝率较低，同样影响吸附效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂及制备方法。本专利技术通过反向微乳交联法制备氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂，其中氨基多羧酸化合物不仅是结合重金属离子的官能团，而且还具有交联的作用。本专利技术的吸附剂对重金属离子的吸附容量大，重复使用性能好，可通过外磁场回收，具有良好的工业应用前景。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0006]S1：将壳聚糖、氨基多羧酸化合物和水混合搅拌均匀，用碱调节pH至5
‑
6，得到混合溶液；将四氧化三铁纳米颗粒与所述混合溶液超声混合，得到溶液a；
[0007]S2：将液体石蜡与span
‑
80混合搅拌均匀，得到溶液b；将所述溶液a与溶液b混合搅拌均匀，得到W/O乳液；
[0008]S3：将碳二亚胺与水混合搅拌均匀，得到碳二亚胺水溶液；将所述碳二亚胺水溶液与所述W/O乳液在冰水浴中混合并反应，得到反应物；将所述反应物与戊二醛水溶液混合并进行交联反应，用磁铁分离固形物，洗涤，真空干燥，得到所述氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂。
[0009]根据本专利技术，优选地，在步骤S1中，所述氨基多羧酸化合物为二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四乙酸(EDTA)和次氮基三乙酸(NTA)中的至少一种。
[0010]根据本专利技术，优选地，在步骤S1中，所述壳聚糖、氨基多羧酸化合物和水的比为1：(1
‑
4)：(45
‑
55)g/g/mL；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种。
[0011]根据本专利技术，优选地，在步骤S1中，所述壳聚糖和四氧化三铁纳米颗粒的质量比为(3
‑
55)：1；所述超声混合的时间为25
‑
35min。
[0012]根据本专利技术，优选地，在步骤S2中，所述液体石蜡和span
‑
80的体积比为(20
‑
15)：1。
[0013]根据本专利技术，优选地，在步骤S3中，
[0014]所述碳二亚胺为1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和/或1
‑
环已基
‑2‑
吗啉乙基碳二亚胺对甲苯磺酸盐；
[0015]所述碳二亚胺和水的比为(1.5
‑
3)：2g/mL；
[0016]所述碳二亚胺和步骤S1中的壳聚糖的质量比为(0.7
‑
6)：1。
[0017]根据本专利技术，优选地，在步骤S3中，所述冰水浴的温度为0
‑
5℃，在冰水浴中混合的时间为10
‑
15h。
[0018]根据本专利技术，优选地，在步骤S3中，
[0019]所述戊二醛水溶液的浓度为20
‑
30％；
[0020]所述W/O乳液与所述戊二醛水溶液的体积比为(50
‑
65)：1；
[0021]所述反应物与戊二醛水溶液混合并进行交联反应的温度为20
‑
30℃，时间为5
‑
8h。
[0022]根据本专利技术，优选地，在步骤S3中，
[0023]所述洗涤为利用乙醇、石油醚和去离子水中的至少一种洗涤磁铁分离得到的固形物；
[0024]所述真空干燥的温度为35
‑
45℃，时间为12
‑
36h。
[0025]本专利技术第二方面提供了所述的氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂的制备方法制备得到的氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂。
[0026]本专利技术第三方面提供了所述的氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂在吸附水中重金属离子的应用。
[0027]本专利技术的技术方案的有益效果如下：
[0028]本专利技术的氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂可用于去除水体中的重金属离子。本专利技术的吸附剂具有吸附容量大、吸附速度快、处理效果稳定、具有磁性、易于分离回收并重复利用等优点，且本专利技术的制备工艺简单、易于控制、环境友好。本专利技术的吸附剂是一种可替代传统吸附剂的新型实用吸附剂。具体地：
[0029](1)本专利技术使用的壳聚糖是生物高分子聚合物，来源丰富，无毒，可生物降解，不会导致二次污染。
[0030](2)本专利技术使用的氨基多羧酸化合物(如DTPA、EDTA、NTA等)是一类重金属螯合剂，
使用氨基多羧酸化合物的修饰增强了活性基团，将其接枝交联到磁性壳聚糖中可以显著提高吸附剂的吸附性能。
[0031](3)本专利技术的吸附剂带有磁性，利用磁铁可以快速回收再利用，重复吸附性好。
[0032](4)本专利技术的制备工艺简单，易于控制，环境友好。
[0033]本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1：将壳聚糖、氨基多羧酸化合物和水混合搅拌均匀，用碱调节pH至5
‑
6，得到混合溶液；将四氧化三铁纳米颗粒与所述混合溶液超声混合，得到溶液a；S2：将液体石蜡与span
‑
80混合搅拌均匀，得到溶液b；将所述溶液a与溶液b混合搅拌均匀，得到W/O乳液；S3：将碳二亚胺与水混合搅拌均匀，得到碳二亚胺水溶液；将所述碳二亚胺水溶液与所述W/O乳液在冰水浴中混合并反应，得到反应物；将所述反应物与戊二醛水溶液混合并进行交联反应，用磁铁分离固形物，洗涤，真空干燥，得到所述氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂。2.根据权利要求1所述的氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂的制备方法，其中，在步骤S1中，所述氨基多羧酸化合物为二乙烯三胺五乙酸、乙二胺四乙酸和次氮基三乙酸中的至少一种；所述壳聚糖、氨基多羧酸化合物和水的比为1：(1
‑
4)：(45
‑
55)g/g/mL；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种。3.根据权利要求1所述的氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂的制备方法，其中，在步骤S1中，所述壳聚糖和四氧化三铁纳米颗粒的质量比为(3
‑
55)：1；所述超声混合的时间为25
‑
35min。4.根据权利要求1所述的氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂的制备方法，其中，在步骤S2中，所述液体石蜡和span
‑
80的体积比为(20
‑
15)：1。5.根据权利要求1所述的氨基多羧酸化合物改性磁性壳聚糖微球吸附剂的制备方法，其中，在步骤S3中，所述碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄炎俊，刘学玲，张垒，王易，吴晓芬，黄婉婷，项晶晶，朱巧云，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：