[发明专利]一种金属离子吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附材料，具体地说是一种用于吸收废水中金属离子的吸附材料及其制备方法。

背景技术

冶金、电子、化工、纺织等行业易排放大流量、低浓度的含汞、铅、锰、镉、铬等重金属离子废水，这些废水对环境的危害很大。由于重金属离子含量较低，一般采用混凝沉淀的方式，投加大量药剂，将重金属离子从水中转移到污泥中，进而填埋处理。处理费用高，且不能从根本上解决重金属离子污染的问题。

吸附剂吸附法具有设备投资小，操作管理简便、运行成本低的特点，较其它方法适宜于应用于大流量低浓度重金属离子的处理。该方法的关键在于寻找和开发新型高效无毒、来源广泛、成本低廉、物理化学性能稳定的吸附剂。已研究报道的吸附剂有很多种，其中壳聚糖类(甲壳素和壳聚糖)和植物油生产过程中的副产物-油粕类(大豆粕、油菜籽粕、棉籽粕等)来源广泛、价格低廉、无毒无副作用，其结构中富含氨基、羟基及酰胺基等可与金属离子发生螯合作用的活性官能团，对多种有毒有害重金属离子都具有良好的吸附作用。但这类吸附剂是一种粉末状物质，它在吸附后很难从溶液中分离出来，并且也很难作为填料填充于吸附柱中，限制了其在生产实际中的应用。因此目前还没有比较好的吸附材料可以从根本上解决重金属离子的吸附和污染的问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种用于吸收废水中重金属离子的吸附材料及其制备方法，它可以有效吸附废水中的金属离子，从根本上解决重金属离子的污染问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于吸收废水中金属离子的吸附材料，它是将氨基多糖或油粕与多元醇、异氰酸酯和发泡剂在催化剂的作用下，通过聚合反应负载在聚氨酯泡沫交联网络中形成。

其中所述的氨基多糖为甲壳素、壳聚糖或壳聚糖衍生物中的一种或多种；所述的油粕为棉籽粕、菜子粕、大豆粕、葵花籽粕或花生粕中的一种或多种；所述的多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃多元醇或蓖麻油中的一种或多种；所述的多元醇分子量为400-4000g/mol；所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、六亚甲基异氰酸酯或异佛二酮二异氰酸酯中的一种或多种；所述的发泡剂为水、二氯甲烷或一氟三氯甲烷中的一种或两种；所述的催化剂为胺类化合物和/或有机锡化合物，优选三乙烯二胺和辛酸亚锡混合物，采用上述两种化合物作为催化剂反应时间短、效果好。

本发明较好的技术方案是由下述的原料组分，按重量份数制备而成：

壳聚糖或油粕20-80、多元醇50-150、催化剂0.15-1.5、泡沫稳定剂1-5、发泡剂1-25、开孔剂1-10、异氰酸酯50-200。

本发明更好的技术方案是催化剂由0.05-0.5的三乙烯二胺为和0.1-1.0的辛酸亚锡混合而成。

本发明的制备方法包括以下步骤：

(1)、将氨基多糖或油粕进行粉碎、磨浆、干燥，制成粒径为0.01-200um粉末；

(2)、将干燥好的粉末与多元醇充分混合均匀；

(3)、在混合均匀的物料中加入发泡剂和催化剂；

(4)、再加入异氰酸酯混合均匀后倒入发泡箱中发泡，发泡结束后60-100℃熟化处理0.5-2小时。

在此过程中，异氰酸酯基将与多元醇发生聚合反应，生成聚氨酯交联网络状结构，同时油粕及壳聚糖粉末中的氨基、羟基等活性官能团也与异氰酸酯基发生化学反应，壳聚糖类及油粕类粉末被固定在在聚氨酯交联网络中，使材料具有高开孔率的海绵状结构。

本发明对金属离子具有良好的吸附能力，它将壳聚糖类及油粕类粉末负载在聚氨酯网络上，得到的新型多孔吸附材料具有优良的物理化学性能、较高的表面积及良好的吸附能力，制备方法简单，适用于大流量、低浓度的重金属离子废水处理。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

将壳聚糖粉碎后，加入水在磨浆机中磨浆处理，得到的浆料过滤，滤料在50℃下真空干燥24小时，得到壳聚糖粉末。将干燥好的壳聚糖粉末40.0g与聚醚多元醇PPG(Mn＝2000g/mol)50g混合均匀，加入水2g，加入硅油BF23701.4g作为泡沫稳定剂，聚氧化乙烯甘油醚(羟值160～180mgKOH/g)5g，三乙烯二胺0.45g和辛酸亚锡0.25g作为催化剂，甲苯二异氰酸酯(TDI，80/20)80g，在室温下将上述原料搅拌均匀倒入发泡箱中发泡，发泡结束后于真空烘箱中80℃熟化处理2小时。

实施例2