[发明专利]一种纳米孔径颗粒状吸附剂及其制备与应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种能高效吸附饮用水中微污染物的纳米孔径颗粒状吸附剂及其制备与应用。

(二)背景技术

目前，在饮用水的净水领域中，吸附法尤其是吸附材料的研究和开发得到国内外学者的关注。而现有的吸附材料，如活性炭，难以满足高效吸附多种污染物，达到节能减排，经济与环境良性循环的要求。近年来，国内外学者不断寻找新型吸附材料，并试图在吸附材料中复合其他功能的材料、试剂，以提高吸附效能。根据研究(膨润土物化性能及其开发利用)报道，新型膨润土净水剂是以膨润土、氢氧化铝为主要原料，并加入助剂、酸、水等经过低温活化而成。氢氧化铝和酸在一定程度上提高了膨润土的絮凝作用和吸附性能，使其能有效去除水中的悬浮物、色度和浊度。其不足在于：(1)粉末状膨润土在使用过程中易残留固体颗粒，不易过滤，造成饮用水的二次污染；(2)对水中有机物、重金属等的吸附效果欠佳；(3)制备工艺复杂。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制作工艺简单稳定的，固定化程度高的，环境友好型的，生产成本低廉且吸附范围广泛的纳米孔径型颗粒状吸附剂及其制备方法与应用。

本发明采用的技术方案是：

一种纳米孔径颗粒状吸附剂，以质量比为1∶1～10的膨润土和壳聚糖为主要原料，按照如下方法制备得到：

(1)取配方量的膨润土和壳聚糖，混合均匀，以适量0.8％～2.4％(w/w)醋酸溶液溶解，得到混合液；醋酸溶液用量以刚好将原料溶解为宜，得到混合液为稠状物；

(2)将步骤(1)混合液于搅拌下逐滴滴入固定液中，制成均匀颗粒小球；所述固定液为30％～40％(w/w)氢氧化钠和无水乙醇体积比1∶5～20的混合液；

(3)将步骤(2)制得的颗粒小球漂洗至中性，干燥，即得所述纳米孔径颗粒状吸附剂。本发明吸附剂为颗粒小球状，可根据实际要求设计颗粒的形状和尺寸大小。

本发明还涉及所述纳米孔径颗粒状吸附剂的制备方法，所述方法如下：

(1)取质量比为1∶1～10的膨润土和壳聚糖，混合均匀，以0.8％～2.4％醋酸溶液溶解，得到混合液；所述醋酸溶液用量与膨润土和壳聚糖总用量之比为30～110mL∶3g；

(2)将步骤(1)混合液于搅拌下逐滴滴入固定液中，制成均匀颗粒小球；所述固定液为30％～40％氢氧化钠和无水乙醇体积比1∶5～20的混合液；

(3)将步骤(2)制得的颗粒小球漂洗至中性，干燥，即得所述纳米孔径颗粒状吸附剂。

优选的，所述固定液为40％氢氧化钠和无水乙醇体积比1∶10的混合液。

具体的，所述干燥为：室温风干12～24小时，或烘箱60℃烘干2～4小时。

本发明还涉及所述的纳米孔径颗粒状吸附剂在制备饮用水净化装置中的应用。具体可用于饮用水中微量重金属和大分子有机物的吸附及其相关净化装置的核心材料。

本发明方法制备的纳米孔径颗粒状吸附剂与现有的吸附剂相比：使用过程中易除去，不会造成二次污染；制备工艺简单稳定；颗粒状吸附剂成型体强度好；所选材料具有良好的物化性质，均具有较大的比表面积。膨润土素有“万能”粘土之称，具有较强的阳离子交换能力和吸附能力，其强大的吸湿性，能吸附相当于自身体积8～20倍的水而膨胀至30倍。作为天然的矿产资源，其分布广泛，价格低廉，虽研究起步较晚，但在净水领域有广泛的应用前景；壳聚糖作为一种天然高分子聚合物，无毒、易生物降解，不会造成二次污染且资源丰富，它含有大量的羟基和氨基，可以通过氢键、共价键或配位键与有机分子牢固结合将其从水溶液中去除，并兼有电中和絮凝和吸附絮凝的双重作用。两种吸附材料的联合作用能能够去除更大范围的有机化合物。

本发明方法制备的纳米孔径颗粒状吸附剂与国外的吸附剂相比：(1)基质材料天然、无毒、易生物降解且具有较强的吸附性能；(2)所用材料有较强的吸附能力，有利于提高吸附效能，作为天然矿产资源，其在中国分布极为广泛，经济成本低；(3)本吸附剂清洁、安全、不会造成二次污染；(4)本发明吸附剂在使用过程中不需要再活化，可节省一套密闭设备和电能。

本发明的有益效果主要体现在：本发明克服了现有复合吸附剂制备工艺复杂、对饮用水中微污染物的吸附效果欠佳、易造成二次污染的缺点，提供了一种纳米孔径颗粒状吸附剂，它制作工艺简单稳定，所选吸附材料分布广泛，其联合作用能高效吸附水中的重金属、酚类化合物、高分子有机物等，能实现环境-经济的良性循环。

(四)附图说明

图1是实施例1制备吸附剂的外观图。