一種殼聚糖包覆的粉煤灰磁珠磁性吸附劑的合成方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種磁性吸附劑的制備方法，具體地說是一種利用粉煤灰磁珠與殼聚 糖復合制備磁性吸附劑的方法。 二、
【背景技術】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，重金屬污水產(chǎn)生量日益增加，而污水中的重金屬離子 對土壤和水源的污染日益加劇，治理重金屬污水已成為當今社會面臨的嚴峻挑戰(zhàn)之一。目 前主要的重金屬污水處理方法包括化學沉淀、電解、離子交換、膜分離、吸附法、生物絮凝與 吸附等。其中吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種有效方法，常見的吸 附劑有活性炭、沸石、硅膠、聚糖樹脂等。由于這些吸附劑成本相對較高，考慮到其吸附量及 循環(huán)使用次數(shù)的限制，對于處理大規(guī)模的低濃度重金屬污水無能為力。
[0003] 粉煤灰作為一種工業(yè)廢棄物，是一種天然的較大比表面積吸附劑，其原料來源廣 泛，價格低廉，操作簡單，并具有以廢治廢、節(jié)約資源和經(jīng)濟高效等優(yōu)點，是廉價吸附劑的理 想備選材料之一。國內(nèi)外有大量研宄表明，粉煤灰對水中的重金屬離子等污染物具有較強 的吸附能力。然而粉煤灰基吸附劑在污水處理方面還存在突出問題：（1)粉煤灰原灰的比 表面積不夠高，表面化學吸附特性不佳，對重金屬離子的吸附性不強。（2)粉煤灰粒徑小、成 分復雜，易在水中長時間懸浮，吸附后的粉煤灰與水體的分離非常困難，易造成二次污染。
[3] 粉煤灰中含有多種微量重金屬元素，使用中存在微量元素滲出的風險。
[0004] 現(xiàn)有文獻中，公開號為CN102052711的發(fā)明專利通過對粉煤灰進行酸堿改性， 以增加粉煤灰的孔隙率和吸附性能，對含磷25mg/L的污水脫磷率達到91%。公開號為 103040986的發(fā)明專利利用Ca(OH) 2改性后的粉煤灰與殼聚糖復合合成粉煤灰/殼聚糖復 合絮凝劑，使得對染料廢水的脫色率和COD去除率大大提高。公開號為10467576的專利， 在酸性條件下利用粉煤灰和鐵肩混合，可用于處理印染污水。論文文獻中對粉煤灰改性及 重金屬離子吸附的研宄比較廣泛。如呂志江，劉云國等，非金屬礦，2008年5月，通過混酸 對粉煤灰進行改性，改性粉煤灰對Cd 2+、Pb2+、Cu2+有較強的吸附效果。楊文瀾，環(huán)境工程學 報，2009年12月，將殼聚糖負載在經(jīng)堿改性的粉煤灰上，研宄表明隨粉煤灰上殼聚糖載量 增加，粉煤灰對Pb 2+和Cd 2+的吸附率均提高，當殼聚糖的負載量達到8%時，Pb 2+和Cd 2+的 去除率分別達到98.9%和91.5%。M.I. .Mufioz, A.J.Aller 等，Materials Chemistry and Physics，2014年2月，利用2巰基乙醇或巰基乙酸對硝酸改性過的粉煤灰進行表面修飾，研 宄表明改性后的粉煤灰可與As，Ni, Pb, Zn等離子通過形成配位化合物形式，高效分離。
[0005] 上述文獻提到的方法雖然在一定程度上改善了粉煤灰的吸附效果，但仍未能解決 粉煤灰與水體高效分離的問題，而且多數(shù)方法不能防范重金屬離子的滲透的風險。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為避免上述粉煤灰基吸附劑的不足之處，旨在提供一種利用粉煤灰磁珠 經(jīng)堿改性后與殼聚糖復合，合成新型復合吸附劑的方法。由于粉煤灰磁珠具有磁性，可以方 便的利用磁分離技術與水體分離。本發(fā)明所要解決的技術問題是對粉煤灰中磁珠的精選與 堿改性、磁珠的表面改性及其與殼聚糖的復合；在堿改性過程中，對磁珠中可能微量元素進 行清除和鈍化，表面改性進一步關閉了微量元素滲出的通道，從而解決了磁性吸附劑重金 屬離子滲出的問題。
[0007] 本發(fā)明解決技術問題，采用如下技術方案：
[0008] 本發(fā)明殼聚糖包覆的粉煤灰磁珠磁性吸附劑的合成方法，其特點在于：
[0009] 步驟1 :將除碳后的粉煤灰過100目篩，然后利用磁選機進行磁分選，獲得比飽和 磁化強度介于4~12emu/g的中等磁性磁珠；
[0010] 步驟2 :將步驟1所獲得的中等磁性磁珠置于濃度為1~3mol/L的堿溶液中，在 80°C下電動攪拌0. 5~2小時，然后將固體顆粒物磁分離出來，并用水清洗至pH值8~9， 獲得堿改性后磁珠；
[0011] 步驟3 :將步驟2所獲得的堿改性后磁珠在攪拌下分散于水中，加熱至60°C，然后 依次添加表面活性劑A和表面活性劑B，攪拌2小時，修飾堿改性后磁珠的表面，獲得表面修 飾后磁珠；所述表面活性劑A為油酸或石蠟；所述表面活性劑B為吐溫80或吐溫80與吐溫 60按質(zhì)量比2:1配制的混合物；所述堿處理后磁珠與水的質(zhì)量比為1:3~6 ;
[0012] 所述堿改性后磁珠與表面活性劑A、表面活性劑B的比例為20g: (1~2mL) : (2~ 4mL)；
[0013] 步驟4 :配制質(zhì)量濃度為1%~2. 5%的殼聚糖醋酸溶液，將所述表面修飾后磁珠 加入其中，在25 °C~40 °C下攪拌2小時，然后將固體物磁分離出來，在60 °C下干燥4~8小 時，即獲得殼聚糖包覆的粉煤灰磁珠磁性吸附劑；所述表面修飾后磁珠與殼聚糖的質(zhì)量比 為 10 ~20:1。
[0014] 步驟1中所述磁分選的步驟為：首先利用磁選機在磁場強度大于300mT的磁場中 進行磁分選，獲得粉煤灰中所具有的磁珠；然后將獲得的磁珠在磁場強度為80~120mT的 磁場中進行2~4次磁分選，獲得比飽和磁化強度介于4~12emu/g的中等磁性磁珠。
[0015] 步驟2中所述堿溶液為NaOH溶液。
[0016] 與已有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0017] 1、本發(fā)明方法利用精選后的粉煤灰磁珠作為吸附劑基體，使吸附劑易于通過磁選 設備磁分離，解決了粉煤灰吸附劑不易與水體分離的難題。
[0018] 2、本發(fā)明經(jīng)過堿改性處理，清除或鈍化了磁珠中含有的微量元素；同時表面修飾 對微量元素的滲出渠道起到封堵作用，解決了傳統(tǒng)粉煤灰吸附劑可能的重金屬滲出問題。
[0019] 3、本發(fā)明的工藝簡單，成本低廉，易于工業(yè)化生產(chǎn)。 四、【附圖說明】
[0020] 圖1由左及右分別是未經(jīng)處理的中等磁性磁珠、堿改性后磁珠及殼聚糖包覆的粉 煤灰磁珠磁性吸附劑的掃描電鏡圖像；從圖中可以看出，堿處理使得磁珠的孔隙率增大明 顯，從而提高了其比表面積；經(jīng)表面修飾后，殼聚糖較好的包覆在了磁珠的表面上。
[0021] 圖2為室溫下測得的未經(jīng)處理的中等磁性磁珠（a)、堿改性后磁珠（b)與殼聚糖 包覆的粉煤灰磁珠磁性吸附劑（c)的磁滯回線；從圖中可以看出經(jīng)堿改性后，磁珠的磁性 有所增大，與殼聚