一種磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑，其結(jié)構(gòu)式如下。本發(fā)明還提供了上述磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑的制備方法。本發(fā)明提供的磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑粒徑均勻、分散性良好、比飽和磁化強(qiáng)度高、活性基團(tuán)數(shù)量豐富，對(duì)天然有機(jī)物去除效果好。該制備方法簡(jiǎn)單、制備過(guò)程易控、制得的磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑質(zhì)量穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】一種磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑，還涉及該磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑的制備方法，還涉及該磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑在水處理中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]天然有機(jī)物(Natural organic matter, N0M)主要是指動(dòng)植物在自然循環(huán)過(guò)程中經(jīng)腐敗分解所產(chǎn)生的一類大分子有機(jī)物，是天然水體中有機(jī)物的主要組成部分，主要包括腐殖質(zhì)、微生物分泌物、溶解的動(dòng)植物組織等。NOM中成分以腐殖質(zhì)為主，其占NOM的50-90% ;例如,來(lái)自植物腐敗分解產(chǎn)生的腐植酸(Humic acid, HA)、富里酸(Fulvic acid,FA)，都是腐殖質(zhì)的主要成分。NOM是水體色度和臭味產(chǎn)生的主要原因，同時(shí)NOM還參與水體中重金屬離子的遷移、轉(zhuǎn)化，影響顆粒沉降性，增強(qiáng)其遷移能力；與水中疏水性污染物發(fā)生吸附反應(yīng)，增強(qiáng)水處理難度，需要增加水處理中絮凝劑和消毒劑的使用量。尤其是在飲用水的處理中，NOM可與氯反應(yīng)生成三氯甲烷、鹵乙酸等致癌、致畸物，是氯消毒副產(chǎn)物的主要前驅(qū)物，直接影響人類健康。因此，近年來(lái)水體中NOM的去除越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
[0003]傳統(tǒng)的NOM處理工藝主要有絮凝法、膜濾法、氧化法以及生物法等；但由于受NOM本身的難生物降解性，NOM親水性小分子的難去除性，膜污染的限制，天然水體中鈣、鎂等離子的影響，以及安全、經(jīng)濟(jì)等條件的限制，因此使用傳統(tǒng)處理方法受到一定的限制。吸附法是利用吸附劑上密集的孔結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積或其表面帶有的各種活性基團(tuán)與吸附質(zhì)之間的物理化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到選擇性富集有機(jī)物的目的；作為一種低能高效的處理方法，吸附法去除水中NOM越來(lái)越受到人們的重視。
[0004]近年來(lái)，國(guó)際先進(jìn)的水處理劑正趨于高效能、無(wú)公害、多功能、復(fù)合化的綠色產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展。殼聚糖是一種無(wú)毒、可生物降解的高分子聚合物，通過(guò)對(duì)甲殼素進(jìn)行脫乙酰作用而得到。由于具有豐富的氨基(-NH2)和羥基(-0H)活性基團(tuán)，殼聚糖已經(jīng)成為一種優(yōu)異的天然吸附劑，其自身帶有的活性基團(tuán)能夠成為許多吸附質(zhì)的吸附位點(diǎn)。然而，粉末狀的殼聚糖與溶液分離困難，并且由于其良好的親水性，在溶液中易于溶脹結(jié)塊產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，此外殼聚糖在弱酸性溶液中也易流失，因此限制了其在水處理中的推廣應(yīng)用。
[0005]因此，針對(duì)上述缺陷，常對(duì)殼聚糖進(jìn)行一定的物理和化學(xué)改性以改善殼聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和吸附性能。近年來(lái)，磁分離技術(shù)已被應(yīng)用到水處理行業(yè)中，它是借助磁場(chǎng)力的作用，對(duì)不同磁性的物質(zhì)進(jìn)行分離的一種技術(shù)。由于磁性物質(zhì)在磁場(chǎng)中受到的磁力比重力要大很多倍，因此該技術(shù)具有處理量大、固液分離效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明的第一目的是提供一種吸附容量高的磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑。
[0007]本發(fā)明的第二目的是提供上述磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑的制備方法。
[0008]本發(fā)明的第三目的是提供上述磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑在水處理中的應(yīng)用。[0009]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的一種磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑，其結(jié)構(gòu)式如下:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑，其結(jié)構(gòu)式如下:
2.—種權(quán)利要求1所述的磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)殼聚糖與Fe2+、Fe3+混合液的制備:恒溫條件下，在殼聚糖乙酸水溶液中依次加入硫酸亞鐵水溶液和三氯化鐵水溶液，保溫?cái)嚢?，得混合溶液? (2)殼聚糖-四氧化三鐵復(fù)合物的制備:混合溶液中加入濃氨水，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)； (3)磁性殼聚糖納米顆粒(MCNP)吸附劑的制備:在步驟(2)的溶液中加入環(huán)氧氯丙烷，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)；產(chǎn)物溶液經(jīng)磁分離、洗滌、真空干燥，即得磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑的制備方法，其特征在于:步驟(O中，殼聚糖乙酸水溶液中乙酸的體積分?jǐn)?shù)為0.2-0.6%、殼聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2-0.4% ；硫酸亞鐵與殼聚糖的質(zhì)量比為(2-8):1，氯化鐵與殼聚糖的質(zhì)量比為(4-14):1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，保溫?cái)嚢铚囟葹?0-50°C，保溫?cái)嚢钑r(shí)間為10-40min;攪拌方法為機(jī)械攪拌，攪拌速度為 500-1500r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述濃氨水與殼聚糖乙酸水溶液的體積比為(0.05-0.3):1 ;反應(yīng)溫度為30-50°C，反應(yīng)時(shí)間為10-30min ;攪拌方法為機(jī)械攪拌，攪拌速度為500-1500r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，所述環(huán)氧氯丙烷與殼聚糖乙酸水溶液的體積比為(0.01-0.04):1 ;反應(yīng)溫度為50-70°C，反應(yīng)時(shí)間為2-8h ;攪拌方法為機(jī)械攪拌，攪拌速度為500-1500r/min。
7.權(quán)利要求1所述的磁性殼聚糖納米顆粒吸附劑在去除水中天然有機(jī)物中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】B01J20/24GK103566906SQ201310542438
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】陳衛(wèi), 劉成, 董長(zhǎng)龍 申請(qǐng)人:河海大學(xué)