專利名稱：一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，具體涉及利用交聯(lián)殼聚糖負(fù)載在羅布麻改性短纖維上制得的一種新型的材料，屬于水凈化處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
釩是一種高熔點(diǎn)的稀有金屬，廣泛應(yīng)用于冶金、化學(xué)、飛機(jī)和汽車制造業(yè)、國防工業(yè)及其它領(lǐng)域。釩也是人體必需的微量元素之一，但過量的釩對人體有毒害作用，其毒 性隨化合價(jià)的升高而增加。因此，分析、研究環(huán)境樣品中的釩，具有十分重要的意義。目前，用于去除天然水體中釩離子的方法主要有萃取法和離子交換法。溶劑萃取法的提釩效果較好，但萃取條件苛刻，操作不穩(wěn)定且易形成二次污染離子交換提釩法在國外起步較早，通常先將釩轉(zhuǎn)化成水溶性含釩離子，然后根據(jù)不同物料采用不同的離子交換齊U，與離子交換樹脂發(fā)生吸附反應(yīng)，釩被吸附于離子交換樹脂上，再經(jīng)洗脫而使釩轉(zhuǎn)入洗脫液中。離子交換法作為富集釩的一種新工藝，其吸附效果好，很有發(fā)展前途，但在其材料的回收再利用方面有嚴(yán)重的不足。綜上所述，這兩種方法在材料不能回收再利用和產(chǎn)生二次污染方面有很大的缺陷。本發(fā)明是一種有效而經(jīng)濟(jì)的復(fù)合吸附材料，本發(fā)明與上述兩種方法相比，具有材料再生利用率大、可循環(huán)使用、無二次污染等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了生活垃圾的綜合利用，保護(hù)了環(huán)境，拓寬了水吸附處理過程中復(fù)合材料的選擇范圍，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的技術(shù)在材料再生利用和二次污染方面的不足，提供了一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法。本發(fā)明是一種新型的復(fù)合吸附材料，具有吸附效率高，操作簡單、成本低，回收利用率大，且可以再生，無二次污染等特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
1、原料篩選
交聯(lián)殼聚糖和羅布麻短纖維反應(yīng)制備復(fù)合材料(I)骨架原料殼聚糖、環(huán)氧氯丙烷第二原料為氫氧化鈉。(2)第三原料為羅布麻纖維堿膨化改性成的羅布麻短纖維；
2、復(fù)合吸附材料制備
取交聯(lián)殼聚糖15 20g，與制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入5 IOml蒸餾水，在50 70°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復(fù)沖洗3 5次，即可制得交聯(lián)殼聚糖-羅布麻改性短纖維復(fù)合吸附材料。本發(fā)明的原理交聯(lián)殼聚糖是一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，而其表面的氨基基團(tuán)提供孤對電子對和釩離子通過化學(xué)吸附形成絡(luò)合物從而達(dá)到吸附的目的，而膨化改性的短纖維則為吸附反應(yīng)提供了巨大的比表面積，所以此復(fù)合吸附材料吸附去除釩離子具有高效的吸附性能。本發(fā)明的應(yīng)用方法取20mg/L的釩離子溶液50mL用氨水調(diào)節(jié)pH值為4. O后，轉(zhuǎn)入裝有50mg交聯(lián)殼聚糖-羅布麻改性短纖維復(fù)合吸附材料的具塞錐形瓶中，置搖床上振蕩2h，過濾，測得水中釩離子濃度小于300ug，本發(fā)明的去除率達(dá)到99. 9%。本發(fā)明的有益效果是
(1)交聯(lián)殼聚糖，是一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，它在酸性及堿性溶液中均具有相當(dāng)好的吸附性能；
(2)本發(fā)明充分利用了工業(yè)廢料，原料易得，價(jià)格便宜，制備方法簡單，用于水處理， 5 IOmin即可達(dá)到吸附平衡,吸附量大；
(3)本發(fā)明處理費(fèi)用低廉，廢渣可經(jīng)過酸化處理,材料可回收再利用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
1、稱取4 6g殼聚糖溶于250 300mLI %的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入4 6mL環(huán)氧氯丙燒,逐漸滴加30 40mL5%的氧氧化鈉,繼續(xù)反應(yīng)12 15h,直至生成白色固體，抽濾后，用水洗至中性，再以少量丙酮沖洗。烘干、碾磨，篩分后備用；
2、將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理(8%owf果膠酶在常溫下處理3 4h)、一次堿煮(8g/L的氫氧化鈉溶液在80 90°C下處理O. 5 Ih)、二次堿煮(20g/L的氫氧化鈉溶液在80 90°C下處理l_2h)后水洗3 5次50 60°C烘干制得羅布麻纖維。再通過氧氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度<20_)進(jìn)行堿膨化改性，最后通過洗滌、烘干得到改性羅布麻短纖維；
3、取交聯(lián)殼聚糖15 20g，與制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入5 IOml蒸餾水，在50 70°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復(fù)沖洗3 5次，即可制得交聯(lián)殼聚糖-羅布麻改性短纖維復(fù)合吸附材料。
實(shí)例 I
稱取6g殼聚糖溶于300mL I %的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入6mL環(huán)氧氯丙烷，逐漸滴加40mL5 %的氫氧化鈉，繼續(xù)反應(yīng)15h，直至生成白色固體，抽濾后,用水洗至中性,再以少量丙酮沖洗。烘干、碾磨，篩分后備用。將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理(8% owf果膠酶在常溫下處理4h)、一次堿煮(8g/L的氫氧化鈉溶液在90°C下處理Ih)、二次堿煮(20g/L的氫氧化鈉溶液在90°C下處理2h)后水洗560°C烘干制得羅布麻纖維。再通過氫氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度<20_)進(jìn)行堿膨化改性，最后通過洗滌、烘干得到改性羅布麻短纖維。取交聯(lián)殼聚糖20g，與制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入IOml蒸餾水，在70°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復(fù)沖洗5次，即可制得交聯(lián)殼聚糖-羅布麻改性短纖維復(fù)合吸附材料。實(shí)例2
稱取4g殼聚糖溶于250mLl%的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入4mL環(huán)氧氯丙烷，逐漸滴加30mL5%的氫氧化鈉，繼續(xù)反應(yīng)12h，直至生成白色固體，抽濾后，用水洗至中性，再以少量丙酮沖洗。烘干、碾磨，篩分后備用。將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理(8% owf果膠酶在常溫下處理3h)、一次堿煮(8g/L的氫氧化鈉溶液在80 90°C下處理O. 5h)、二次堿煮(20g/L的氫氧化鈉溶液在80°C下處理Ih)后水洗3次50°C烘干制得羅布麻纖維。再通過氫氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度< 20_)進(jìn)行堿膨化改性，最后通過洗滌、烘干得到改性羅布麻短纖維。取交聯(lián)殼聚糖15g，與制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入5ml蒸餾水，在50°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復(fù)沖洗3次，即可制得交聯(lián)殼聚糖-羅布麻改性短纖維復(fù)合吸附材料。實(shí)例 3
稱取5g殼聚糖溶于270mLl%的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入5mL環(huán)氧氯丙烷，逐漸滴加35mL5%的氫氧化鈉，繼續(xù)反應(yīng)14h，直至生成白色固體，抽濾后，用水洗至中 性，再以少量丙酮沖洗。烘干、碾磨，篩分后備用。將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理(8% owf果膠酶在常溫下處理3. 5h)、一次堿煮(8g/L的氫氧化鈉溶液在85°C下處理Ih)、二次堿煮(20g/L的氫氧化鈉溶液在85°C下處理Ih)后水洗4次55°C烘干制得羅布麻纖維。再通過氫氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度<20_)進(jìn)行堿膨化改性，最后通過洗滌、烘干得到改性羅布麻短纖維。取交聯(lián)殼聚糖17g，與制得的改性纖維混合放置于容器中，向其中加入8ml蒸餾水，在60°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復(fù)沖洗4次，即可制得交聯(lián)殼聚糖-羅布麻改性短纖維復(fù)合吸附材料。
權(quán)利要求
1.一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于該復(fù)合吸附材料以殼聚糖、環(huán)氧氯丙烷和氫氧化鈉原料為骨架反應(yīng)制成交聯(lián)殼聚糖，再以堿膨化改性羅布麻短纖維為包合有機(jī)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于交聯(lián)殼聚糖的制備方法稱取4 6g殼聚糖溶于250 300mLl%的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入4 6mL環(huán)氧氯丙燒,逐漸滴加30 40mL5%的氫氧化鈉,繼續(xù)反應(yīng)12 15h,直至生成白色固體，抽濾后，用水洗至中性，再以少量丙酮沖洗，烘干、碾磨，篩分后備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于羅布麻短纖維堿膨化改性的制備方法將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理、一次堿煮、二次堿煮后水洗3 5次50 60°C烘干制得羅布麻纖維，再通過氫氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度(20mm)進(jìn)行堿膨化改性，最后通過洗滌、洪干得到改性羅布嘛短纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于所述的果膠酶處理是用8% owf果膠酶在常溫下處理3 4h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于所述的一次堿煮是用8g/L的氫氧化鈉深液在80 90°C下處理O. 5 lh。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于所述的二次堿煮是用20g/L的氫氧化鈉溶液在80 90°C下處理I 2h。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除天然水體中釩離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于交聯(lián)殼聚糖和改性短纖維的復(fù)合方法取交聯(lián)殼聚糖15 20g，與權(quán)利要求3中制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入5 IOml蒸餾水，在50 70°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復(fù)沖洗3 5次，即可制得交聯(lián)殼聚糖-羅布麻改性短纖維復(fù)合吸附材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保行業(yè)水處理領(lǐng)域，具體涉及一種交聯(lián)殼聚糖負(fù)載在羅布麻改性短纖維上制得的新型的復(fù)合腫附材料來去除天然水體中的鋰離子的制備方法。本發(fā)明首先利用殼聚糖、環(huán)氧氯丙烷和氫氧化鈉制成交聯(lián)殼聚糖，然后通過對羅布麻纖維進(jìn)行膨堿化改性制成改性羅布麻短纖維，然后通過混合攪拌將交聯(lián)殼聚糖和改性羅布麻短纖維進(jìn)行復(fù)合，最后通過沉降、洗滌、過濾、離心、風(fēng)干制成此復(fù)合吸附材料。本發(fā)明對釩離子具有高效的選擇吸附性能且可再生利用、操作簡單、無二次污染、廉價(jià)高效等特點(diǎn)。本發(fā)明工藝簡單，成本低，效率高，有利于環(huán)保，在水處理領(lǐng)域有較高的經(jīng)濟(jì)和社會公益。
文檔編號C02F1/62GK102872821SQ20121032216
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者雷春生, 陳蓉蓉, 雷思宇 申請人:常州大學(xué)