專利名稱：一種去除天然水體中鎳離子的復合吸附材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明是一種去除天然水體中鎳離子的復合吸附材料及其制備方法，具體涉及含鎳離子的污水的處理，屬于環(huán)境保護中的污水凈化處理領域。
背景技術：
鎳是人體必需的微量元素之一，它在人體的作用是參與細胞激素和色素的代謝、生血、激活酶和形成輔酶等。一旦人體缺乏鎳時，就易出現(xiàn)肝硬化、尿毒、腎衰、肝脂質和磷脂質代謝異常等疾??；但是，過量的鎳也會使人易患鼻咽癌、皮膚炎、自血病等疾病，如今，鎳被廣乏應用于電鍍、電池、印染等工業(yè)中，而隨著這些工業(yè)廢水排放到 水體環(huán)境中，其中的鎳又不能被生物降解和轉化為無害物，而是通過食物鏈富集，因此最終對人類及其他生物造成嚴重的危害。目前常用的處理天然水體中的鎳離子的方法有電滲析法、離子交換法、電化學法、反滲透和流活性吸附等，但是以上方法均存在或多或少的不足之處，如電化學法是應用最廣泛的方法，但是處理后很難進行次源的回收，易產生二次污染；離子交換法，由于離子交換樹脂對離子的特定選擇性，以及樹脂再生等因素的影響，成本較高，難以推廣等等。因此，需要綜合考慮，尋求最優(yōu)方法。馬尾藻可作為載體，并且對于鎳離子有良好的吸附性能。殼聚糖來源廣泛，無害無毒且具有良好的吸附性能，但吸附量不高，用香草醛和成二醇改性后可大大優(yōu)化其性能。本發(fā)明利用馬尾藻-改性殼聚糖這種復合吸附材料，提供了一種有效處理天然水體中鎳離子的新思路。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種綠色、高效地處理水中鎳離子的復合吸附材料，避免出現(xiàn)電化學法中產生的二次污染及離子交換法的高成本現(xiàn)象，使得處理后的天然水體中的鎳離子符合國家標準。本發(fā)明所依照的原理是馬尾藻作為載體，其表面有眾多功能集團。對于吸附量不高的殼聚糖，可通過得草醛和成二醇改性，從而對鎳離子的吸附量大大增強?；旌虾螅R尾藻暴露在表面的功能基團就可與改性殼聚糖得到的成二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿反應結合，因而，對鎳離子有很強的吸附性能。本發(fā)明所提供技術方案為
(1)先稱取殼聚糖20 30g，用甲醛浸泡溶脹8h后，過濾，用蒸餾水清洗2 3次，放入反應器中，加入50mL蒸餾水，在50°C水浴加熱30min后，加入香醛5 10g，反應10 20min，過濾，再加入丙酮進行萃取，在85 95°C下烘干，制得殼聚糖香草醛希夫堿；
(2)將上述制得的殼聚糖香草醛希夫堿置于反應器中，用體積均為50mL的異丙醇和乙醇混合溶劑浸泡lh，再加入25%的成二醛溶液25 35mL，攪拌IOmin后于70°C恒溫水浴加熱I 2h ;(3)待上述混合物自然冷卻后，過濾，分別用水、乙醇、丙酮洗滌2 3次，在60 70°C下烘干，即制得戊二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿；
(4)取海邊的馬尾藻100 150g，用清水反復清洗5 6次后浸泡24h，再用清水沖洗2 3次，在40°C下烘干，碾碎；
(5)稱取上述干態(tài)馬尾藻25 35g于燒杯中，加入80mL去離子水，在稱取上述制得的成二醅交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿10 15g置于其中，共同置于數(shù)控超聲波清洗器中，超聲2 3h，取出，用蒸鎦水沖洗2 3次后，自然晾干，便完成了改性殼聚糖-馬尾藻復合吸附材料的制備。所述的一種去除天然水體中鎳離子的復合吸附材料及其制備方法，其特征在于 所述的香草醛即為香蘭素，分子式C8H8O3，學名為3-甲氧基-4-羥基笨甲醛。本發(fā)明的具體應用方法為取本發(fā)明制備的復合吸附材料5 10g，投放到體積為300mL、鎳離子濃度為100mg/L的污水中，調整pH為4. O 7. 0，振蕩lh，取出，測得被處理后的污水中的鎳離子的濃度均在O. 5mg/L以下，符合國家一級排放標準GB8978-1996《污水綜合排放標準》(I. Omg/L)。技附完成后，復合材料用酸溶液脫附鎳離子中和再生，可重新利用。本發(fā)明將會產生的有益效果；
(1)本發(fā)明所制備的利便吸附材料可高效處理天然水體中的鎳離子，使處理后的水體符合國家標準，不再造成危害。并且，所選用的原料來源廣泛，價格低廉，易于獲得，降低了處理鎳離子的成本；
(2)本發(fā)明的生產工藝簡單，有較寬的pH適用范圍，因而適用范圍廣，既有利于在偏遠的農村、個人用戶中推廣，亦適用于大規(guī)模水處理。本發(fā)明還具有吸附效率高、處理徹底、無二次污染、可回收利用等特點。
具體實施例方式本發(fā)明所采用的技術方案如下
先稱取殼聚糖20 30g，用甲醛浸泡溶脹8h后，過濾，用蒸餾水清洗2 3次，放入反應器中，加入50mL蒸懼水,在5(TC水浴加熱30min后,加入香草醒5 IOg,反應10 20min,過濾，再加入丙酮進行萃取，在85 95°C下烘干，制得殼聚糖香草醛希夫堿；將上述制得的殼聚糖香草醛希夫堿置于反應器中，用體積均為50mL的異丙醇和乙醇混合溶劑浸泡lh，再加入25%的戊二醛溶液25 35mL，攪拌IOmin后于70°C恒溫水浴加熱I 2h ;待上述混合物自然冷卻后，過濾，分別用水、乙醇、丙酮洗滌2 3次，在60 70°C下烘干，即制得戊二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿；
取海邊的馬尾藻100 150g，用清水反復清洗5 6次后浸泡24h，再用清水沖洗2 3次，在40°C下烘干，碾碎；稱取上述干態(tài)馬尾藻25 35g于燒杯中，加入80mL去離子水，再稱取上述制得的戊二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿10 15g置于其中，共同置于數(shù)控超聲波清洗器中，超聲2 3h，取出，用蒸餾水沖洗2 3次后，自然晾干，便完成了改性殼聚糖-馬尾藻復合吸附材料的制備。實例I
先稱取殼聚糖20g，用甲醛浸泡溶脹8h后，過濾，用蒸餾水清洗2次，放入反應器中，加Λ 50mL蒸懼水,在50°C水浴加熱30min后,加入香草醒5g,反應IOmin,過濾,再加入丙酮進行萃取，在85°C下烘干，制得殼聚糖香草醛希夫堿；將上述制得的殼聚糖香草醛希夫堿置于反應器中，用體積均為50mL的異丙醇和乙醇混合溶劑浸泡lh，再加入25%的戊二醛溶液25mL,攪拌IOmin后于70°C恒溫水浴加熱Ih ;待上述混合物自然冷卻后,過濾,分別用水、乙醇、丙酮洗滌2次，在60°C下烘干，即制得戊二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿；
取海邊的馬尾藻100g，用清水反復清洗5次后浸泡24h，再用清水沖洗2次,在40°C下烘干，碾碎；稱取上述干態(tài)馬尾藻25g于燒杯中，加入SOmL去離子水，再稱取上述制得的戊二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿IOg置于其中，共同置于數(shù)控超聲波清洗器中，超聲2h，取出，用蒸餾水沖洗2次后，自然晾干，便完成了改性殼聚糖-馬尾藻復合吸附材料的制備。
實例 2
先稱取殼聚糖30g，用甲醛浸泡溶脹8h后，過濾，用蒸餾水清洗3次，放入反應器中，加入50mL蒸懼水,在50°C水浴加熱30min后,加入香草醒IOg,反應20min,過濾,再加入丙酮進行萃取，在95°C下烘干，制得殼聚糖香草醛希夫堿；將上述制得的殼聚糖香草醛希夫堿置于反應器中，用體積均為50mL的異丙醇和乙醇混合溶劑浸泡lh，再加入25%的戊二醛溶液35mL,攪拌IOmin后于70°C恒溫水浴加熱2h ;待上述混合物自然冷卻后,過濾,分別用水、乙醇、丙酮洗滌3次，在70°C下烘干，即制得戊二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿；
取海邊的馬尾藻150g，用清水反復清洗6次后浸泡24h，再用清水沖洗3次,在40°C下烘干，碾碎；稱取上述干態(tài)馬尾藻35g于燒杯中，加入SOmL去離子水，再稱取上述制得的戊二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿15g置于其中，共同置于數(shù)控超聲波清洗器中，超聲3h，取出，用蒸餾水沖洗3次后，自然晾干，便完成了改性殼聚糖-馬尾藻復合吸附材料的制備。
權利要求
1.一種去除天然水體中樸鎳離子的復合吸附材料及其制備方法，所述的復合吸附材料是由馬尾藻負載經殼聚糖改性而成的戊二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿制備得到。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種去除天然水體中鎳離子的復合吸附材料及其制備方法，其特征在于戊醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿制備方法為 (1)先稱取殼聚糖20 30g，用于甲醛浸泡溶脹8h后，過濾，用蒸餾水清洗2 3次，放入反應器中，加入50mL蒸懼水,在5011C水浴加熱30min后，加入香草醒5 IOg,反應10-20min，過濾，再加入丙酮進行萃取，在85 95°C下烘干，制得殼聚糖香草醛希夫堿； (2)將上述制得的殼聚糖香草醛希夫堿置于反應器中，用體積均為50mL的異丙醇和乙醇混合溶劑浸泡lh，再加入25%的戊二醛溶液25 35mL，攪拌IOmin后于70°C恒溫水浴加熱I 2h : (3)待上述混合物自然冷卻后，過濾，分別用水、乙醇、丙醇洗滌2 3次，在60 70°C下烘干，即制成二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿； (4)取海邊的馬尾藻100 150g，用清水反復清洗5 6次后浸泡24h，再用清水沖洗2 3次，在40°C下烘干，碾碎 (5)稱取上述干態(tài)馬尾藻25 35g于燒杯中，加入80mL去離子水，再稱取上述制得的戊二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希夫堿10 15g置于其中，共同置于數(shù)控超聲波清洗器中，超聲2 3h，取出，用蒸餾水沖洗2 3次后，自然晾干，便完成了改性殼聚糖-馬尾藻躺復合吸附材料的制備。
3.根據(jù)權利要求2所述的復合吸附材料及其制備方法，其特征在于所述的香草醛即為香蘭素，分子式C8H8O3，學名為3-甲氧基-4-羥基苯甲醛。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理水中鎳離子的馬尾藻-改性殼聚糖復合吸附材料及其制備方法，本發(fā)明是將天然馬尾藻作為載體，負載改性殼聚糖制得的成二醛交聯(lián)殼聚糖香草醛希呋堿而得到的；制備完成后，只需將復合材料投放到待處理水體中即可，pH范圍為4.0～7.0，最終處理后的污水中的鎳離子含量將降至0.5mg/L以下，出水穩(wěn)定達標；復合吸附材料完成吸附后可用酸溶液脫附鎳離子中和再生，重新利用。本發(fā)明具有成本低、工藝簡單、無二次污染、吸附效率高、適用范圍廣等優(yōu)點。
文檔編號C02F1/62GK102872814SQ201210322139
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2012年8月28日
發(fā)明者雷春生, 高玉梅, 雷思宇 申請人:常州大學