一种改性壳聚糖季铵盐及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种改性壳聚糖季铵盐及其应用，该改性壳聚糖季铵盐是以无水乙醇作为分散剂，以戊二醛为交联剂，将现有的壳聚糖季铵盐进行交联反应，从而制备得到的。将本发明专利技术的改性壳聚糖季铵盐投加于含有高氯酸根离子的废水中，通过改性壳聚糖季铵盐对高氯酸根离子的吸附反应从而去除水体中的高氯酸根离子。本发明专利技术的改性壳聚糖季铵盐，制备方法简单，条件温和，易于操作，对高氯酸根离子的吸附量远大于活性炭的吸附量。本发明专利技术的改性壳聚糖季铵盐只需在氯化钠溶液中浸泡，即可实现再生，重复利用，而且再生的改性壳聚糖季铵盐其吸附性能基本保持不变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及修复水体污染
，具体涉及水体中高氯酸根离子的去除，尤其涉及一种改性壳聚糖季铵盐及其在去除水体中高氯酸根离子中的应用。
技术介绍
高氯酸盐是一种普遍、潜在的有害污染物，水体中高氯酸盐的存在引起了公众的 广泛关注。由于高氯酸盐在水溶液中呈现化学动力学惰性，当浓度< 10% (w/w)时，与大多 数还原性离子不发生反应。因此，常规的处理技术如混凝、过滤、活性碳吸附、加还原剂离子 等均不能有效地去除高氯酸盐。目前，对水体污染控制研究与应用较多的技术是生物修复和非生物修复。 非生物修复包括阴离子交换及吸附剂吸附、化学还原、电化学还原、膜过滤和电渗析等方法。 阴离子交换法能在较高的流速下运行，设备简单，占地小，但该方法仅是将高氯酸 根离子从水中分离出来，并没有真正从环境中去除；树脂再生时产生含高浓度高氯酸根离 子的废液，要求增加后续处理，且树脂再生困难。 化学/电化学还原设备简单，操作方便，可控性强，但是运行费用高，对高浓度的 高氯酸根离子去除率低，可能造成二次污染。 膜过滤方法操作简单，可靠性强，但是半透膜易被污染或损坏，从而引起高氯酸根 离子去除率下降，出水量较低，压差增大等问题，浓縮液需后续处理。 电渗析方法操作简单，速率快，但是高氯酸根离子去除率较低，且运行费用高，浓 縮液需后序处理。 生物修复包括微生物还原降解修复法和植物修复法。虽然生物修复具有处理水量 大，高氯酸根离子降解速率快，产物无毒性和运行成本低等有点，但是也存在如下缺点在 处理饮用水时在水中引入微生物，使得启动时间较长且存在后续灭菌问题；生物降解需供 给营养物质和添加给电子体，系统稳定性较差；原位生物修复处理结果随含水层水质、土质 特性以及气候变化而波动，还需要根据具体环境特性进行严格操作，优化最佳运行条件，操 作复杂。 壳聚糖具有特殊的生物活性和生理调节机能，及一定的吸附作用。壳聚糖季铵盐 是一类重要的壳聚糖衍生物，其良好的水溶性、保湿性、抑菌性和絮凝性，医药、化妆品和环 保等方面的应用日趋广泛。目前尚未见有利用壳聚糖季铵盐对水体中的高氯酸根离子进行 去除的相关研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有离子交换能力，能够有效地与水中微量的高氯酸根离子发生交换吸附，从而高效地将其去除的改性壳聚糖季铵盐。 本专利技术的另一个目的在于提供上述改性壳聚糖季铵盐在去除水体中高氯酸根离子中的应用。 本专利技术的上述目的是通过如下方案予以实现的 —种改性壳聚糖季铵盐，是以无水乙醇作为分散剂，以戊二醛为交联剂，将现有的 常规壳聚糖季铵盐进行交联反应，从而制备得到的。该改性壳聚糖季铵盐具有离子交换能 力，能够有效地与水中微量的高氯酸根离子发生交换吸附，可高效地从水体中将高氯酸根 离子去除。 上述改性壳聚糖季铵盐，其具体制备过程为将壳聚糖季铵盐分散于无水乙醇中 配制成壳聚糖季铵盐的质量百分比浓度为3 6%的溶液，然后向该溶液中加入戊二醛，至 戊二醛在溶液中的终浓度为5 12. 5% (质量百分比浓度)，振荡搅拌进行交联反应，反应 结束后，将反应产物过滤干燥后，得到交联壳聚糖季铵盐，该交联壳聚糖季铵盐即为所需改 性壳聚糖季铵盐。 上述改性壳聚糖季铵盐的制备过程中，所用的壳聚糖季铵盐采用现有的任何一种 壳聚糖季铵盐均可实现本专利技术，其中壳聚糖季铵盐的取代度越高则吸附系能越好，常用的 壳聚糖季铵盐取代度为0. 6 1. 0。 上述改性壳聚糖季铵盐的制备过程中，交联反应的反应时间为24 48小时，反应 温度为0 5(TC。 本专利技术的改性壳聚糖季铵盐可用于去除水体中的高氯酸根离子，使用时，将本发 明的改性壳聚糖季铵盐投加于含有高氯酸根离子的废水中，改性壳聚糖季铵盐对废水中的 高氯酸根离子进行吸附作用，待改性壳聚糖季铵盐吸附高氯酸根离子饱和后，将改性壳聚 糖季铵盐取出，再置入质量百分比浓度为0. 25 0. 5%的NaCl溶液中，则可实现改性壳聚 糖季铵盐的再生，重复利用。 上述改性壳聚糖季铵盐在氯化钠溶液中的再生时间为0. 5 2小时。 上述改性壳聚糖季铵盐在吸附水体中的高氯酸根离子时，其各种参数优化如下所示 (1)本专利技术的改性壳聚糖季铵盐对水体中高氯酸根离子的吸附反应主要发生在前 30min内，吸附进行2h后几乎达吸附平衡，因此本专利技术的改性壳聚糖季铵盐其对高氯酸根 离子的吸附时间选择0. 5 2小时，优选0. 5小时； (2)当吸附体系的pH在3 ll之间时，本专利技术的改性壳聚糖季铵盐对水体中高氯 酸根离子均有较好的吸附去除作用； (3)温度对本专利技术改性壳聚糖季铵盐的吸附反应影响较小，当温度为20 50°C 时，吸附平衡后，改性壳聚糖季铵盐对高氯酸根离子的吸附容量在23. 71 24. 37mg/g之 间，而且该吸附反应为放热反应，低温有利于吸附，只要水体不结冰均可，因此本专利技术的改 性壳聚糖季铵盐其对高氯酸根离子的吸附温度选择0 50°C ; (4)当待处理废水中所含的高氯酸根离子的初始浓度为10mg/L时，本专利技术的改性 壳聚糖季铵盐对高氯酸根离子的吸附容量在22. 44 23. 46mg/g之间，随着高氯酸根离子 初始浓度的增加，吸附容量增加，当初始高氯酸根离子的浓度从5mg/L增加到100mg/L时， 吸附容量从12. 28mg/g增加到102. 82mg/g ; (5)交联壳聚糖季铵盐投加的越多，去除效果越好，当待处理废水中的高氯酸根离 子的初始浓度为10mg/L时，壳聚糖季铵盐投加量范围为0. 2 4g/L，考虑到去除效果和经济性，优选O. 4g/L。 与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果 1.本专利技术的改性壳聚糖季铵盐，其制备方法简单，条件温和，易于操作； 2.本专利技术的改性壳聚糖季铵盐可用于水体中高氯酸根离子的去除，其对高氯酸根离子的吸附量远大于活性炭的吸附量，本专利技术的改性壳聚糖季铵盐对高氯酸根离子的吸附量大于22mg/g(初始C104—浓度为10mg/L); 3.本专利技术的改性壳聚糖季铵盐呈固体状态，吸附过程中不会流失，而且吸附饱和 后的改性壳聚糖季铵盐只需在氯化钠溶液中浸泡，即可实现再生，重复利用，而且再生的改 性壳聚糖季铵盐其吸附性能基本保持不变，而目前尚未见国内外有类似性能吸附剂的公开 报道。附图说明 图1为实施例3的吸附动力曲线图； 其中，l为高氯酸根离子的初始浓度为25mg/L，2为高氯酸根离子的初始浓度为 10mg/L，3为高氯酸根离子的初始浓度为5mg/L ; 图2为pH值对改性壳聚糖季铵盐吸附高氯酸根离子的影响曲线图； 图3为温度对改性壳聚糖季铵盐吸附高氯酸根离子的影响曲线图； 图4为高氯酸根离子的初始浓度对改性壳聚糖季铵盐吸附高氯酸根离子的影响曲线图； 图5为吸附饱和后的改性壳聚糖季铵盐的再生动力学曲线。 具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步地描述，但具体实施例并不对本专利技术做任 何限定。 实施例1改性壳聚糖季铵盐的制备 本实施例改性壳聚糖季铵盐的制备，是以无水乙醇作为分散剂，戊二醛为交联剂，现有的壳聚糖季铵盐为原料，通过交联反应制备而得，具体包括如下步骤 称取一定量的壳聚糖季铵盐，分散于无水乙醇中，配制成壳聚糖季铵盐的质量百分比浓度为3%的溶液，向该溶液中缓慢加入戊二醛，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性壳聚糖季铵盐，其特征在于该改性壳聚糖季铵盐是以无水乙醇作为分散剂，以戊二醛为交联剂，将现有的壳聚糖季铵盐进行交联反应，从而制备得到的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢燕华，李适宇，刘广立，伍珂，王军，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81