[发明专利]一种复合微球的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种柚子皮生物炭-壳 聚糖复合微球的制备方法及其的应用。

背景技术

随着我国工农业的不断发展，大量的污染物(如染料、PAHs、 PCP、重金属等)进入水体，造成严重水体污染，加剧了我国可利用 的水资源短缺程度。PAHs、PCP和重金属(六价铬)具有很强的“三 致”效应(致畸、致癌和致突变)，严重危害人体健康和水生态环境。 因此，去除这些水体污染物显得尤为重要。废水处理方法种类繁多， 根据其处理原理主要可分为物理法(如吸附法等)、化学法(化学沉 淀、氧化还原法等)和生物法。

吸附法作为一种廉价简便的方法常应用于各类废水的处理。生物 炭由于其具有巨大的比表面积、高度芳香性和丰富的孔隙结构等特性， 被广泛应用于吸附水中污染物。然而，生物炭粒径较小，在吸附后难 以和水体实现分离，易导致出现二次污染，其回收问题成为了其应用 的主要限制因素。壳聚糖是一种优良的吸附材料，具备多种独特的特 征如生物兼容性、可降解性、绿色无毒、良好的成膜性等。因此，采 用壳聚糖与柚子皮生物炭制备复合微球用于水中污染物处理，既提高 了材料的吸附性能，又较好地解决了生物炭回收再利用问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用柚子皮生物炭与壳聚糖制备复 合微球的方法，用于处理水中的分散黄染料、五氯酚(PCP)、菲(Phe) 和六价铬等污染物。为吸附剂材料的选取提供新的途径，同时解决了 废弃资源管理及吸附剂回收再利用等问题。

本发明首先提供一种柚子皮生物炭，其制备方法如下：

1)将柚子皮粉碎后，置于500℃的马弗炉内热解2h；冷却至室温 取出，过100目筛，得到碳化的柚子皮粉末；

2)将上述1)中炭化后的柚子皮粉末用1mol/L的HCl溶液浸泡12h， 再用去离子水反冲洗至冲洗液pH为7.0，然后于60-80℃条件下烘干制 得柚子皮生物炭；

上述步骤1)中的热解时马弗炉内为充有氮气的缺氧环境。

本发明还提供一种复合微球，是使用上述的柚子皮生物炭制备的， 其制备方法如下：

将壳聚糖粉末加入到乙酸溶液中溶解，再加入柚子皮生物炭与 壳聚糖溶液混合均匀后，将混合液滴加入到NaOH溶液中，制得柚子 皮生物炭-壳聚糖复合微球，静置12h后用去离子水洗至中性完成制备， 并于去离子水中储存。

上述的混合溶液中壳聚糖粉和柚子皮生物炭的质量体积百分浓 度均为4.0％。

上述所用乙酸的体积分数为1.0％，NaOH浓度为0.3mol/L。

本发明制备的柚子皮生物炭-壳聚糖复合微球用于水体中污染物 的吸附处理；

所述的污染物，为分散黄染料(包括分散黄23、分散橙30和分 散黄54)、PCP、Phe和Cr⁶⁺离子污染物；

本发明构建一种柚子皮生物炭-壳聚糖复合微球的制备方法及其 对废水中的分散黄染料、PCP、Phe和Cr⁶⁺的去除应用。该微球的制 备提高了柚子皮生物炭的吸附能力和回收效率，降低了回收成本，避 免了二次污染。是一种能多次重复利用的环保吸附材料。

具体实施方案

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

将废弃柚子皮回收，用去离子水洗净，风干至恒重，用植物粉碎 机粉碎，称取柚子皮粉末30.0～60.0g于充满N₂的马弗炉中热解，升 温速率为15℃/min,热解温度为500℃，热解2h后冷却至室温取出， 过100目筛，即得到碳化柚子皮粉末。

取已碳化的柚子皮粉末10.0～20.0g，用1mol/L盐酸浸泡 (V:m＝20:1)，并置于25℃、180rpm条件下恒温振荡12h，过滤，弃 去滤液，然后用去离子水反复清洗，直至滤液的pH值为7.0，再于 60℃条件下烘干，得到柚子皮生物炭。

称取4.0g壳聚糖粉末加入到100mL体积分数为1％乙酸溶液中 溶解，再将4.0g柚子皮生物炭加入到壳聚糖溶液中并于磁力搅拌器 中搅拌使其均匀混合。用注射器将混合液逐滴加入到500mL的NaOH 溶液中，制得柚子皮生物炭-壳聚糖复合微球，静置12h后用去离子 水洗至中性，并于去离子水中储存，备用。