[发明专利]一种吸附铅离子的海藻酸钠/羧基化纳晶纤维素水凝胶微球

说明书

本发明公开了一种吸附铅离子的海藻酸钠/羧基化纳晶纤维素水凝胶微球，其组成及其重量份为：海藻酸钠5‑8份、羧基化纳晶纤维素6‑8份、二乙烯基砜0.5‑0.52份、蒸馏水150‑180份、0.1‑0.2mol/L的氯化钙溶液30‑40份。有益效果为：本发明方法中所用的原材料海藻酸钠与微晶纤维素均为天然存在的材料，无毒无害并且对环境友好，将其用于净水剂实现了物料的升值与全效利用；制备的水凝胶微球均一性好，粒径均匀，无毒副作用，水凝胶微球具有较大的比表面积与孔隙度，对铅离子等重金属离子具有较高的吸附能力，可以作为一种安全、高效的铅离子吸附剂，具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及重金属离子吸附剂的制备领域，尤其是涉及一种吸附铅离子的海藻酸钠/羧基化纳晶纤维素水凝胶微球。

技术背景

海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，其分子由β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古洛糖醛酸（G）按（1→4）键连接而成。海藻酸钠含有大量的-COO-，在水溶液中可表现出聚阴离子行为，具有一定的黏附性，可用作治疗黏膜组织的药物载体。在酸性条件下，-COO-转变成-COOH，电离度降低，海藻酸钠的亲水性降低，分子链收缩，pH值增加时，-COOH基团不断地解离，海藻酸钠的亲水性增加，分子链伸展，因此，海藻酸钠具有明显的pH敏感性。海藻酸钠可以在极其温和的条件下快速形成凝胶，当有Ca2+、Sr2+等阳离子存在时，G单元上的Na+与二价阳离子发生离子交换反应，G单元堆积形成交联网络结构，从而形成水凝胶。纳晶纤维素作为一种天然的高分子材料，面积和体积的比率比较高，机械性能强、扯断强度较高、抵抗形变能力的物理量高等特性，并且作为添加剂，不会影响其他材料的性能。

铅是自然界分布很广的元素，含铅废水对人体健康和动植物生长都有严重危害。如每日摄取铅量超过0.3mg-1.0mg，就可在人体内积累，引起贫血、神经炎等。工业废水中的重金属铅作为一类污染物，国家排放标准中明确规定铅的排放标准为1.0mg/L。含铅废水来自电池车间、选矿厂、石油化工厂等。电池车间是含铅废水的重要来源。目前国内外重金属废水处理方法有化学法、物理法、生物法等，采用物理法和生物法处理成本高，很难达到排放标准还易造成二次污染并且对反应条件要求比较高。因此发展新型、高效的铅离子吸附絮凝物质就变得尤为重要与迫切。

关于吸附铅离子的技术有很多方法，现有技术如授权公众号为

CN 104437389 B的中国发明专利，公开了一种处理含铅废水吸附剂的制备方法及应用，该发明方法对磷石膏进行预处理，然后采用十二烷基苯磺酸钠对预处理后的磷石膏进行改性，然后进行超声处理制备铅离子吸附剂，该吸附剂具有制备简单、稳定性好的优点，但是其改性剂十二烷基苯磺酸钠具有微弱毒性，易对水体造成毒副残留，其原材料磷石膏本身还有重金属离子及放射性物质，对人体与环境有害，该发明方法中的吸附剂为粉末状，无法对吸附剂进行洗脱后重复利用，因此其利用率较低。

发明内容

本方法的目的在于提供一种吸附铅离子的海藻酸钠/羧基化纳晶纤维素水凝胶微球，具有吸附速度快、吸附量高的优点，而且球状微粒材料易于从重金属污水溶液中分离，铅离子解析后的水凝胶微球可以重复使用。

本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：一种吸附铅离子的海藻酸钠/羧基化纳晶纤维素水凝胶微球，其组成及其重量份为：海藻酸钠5-8份、羧基化纳晶纤维素6-8份、二乙烯基砜0.5-0.52份、蒸馏水150-180份、0.1-0.2mol/L的氯化钙溶液30-40份；海藻酸钠-羧基化纳晶纤维素微球不仅保留了羧基化纳晶纤维素对重金属铅离子的吸附能力，还具有微球比较容易离散的特性，在反反复复利用过很多次之后，依旧维持了原先较为出色的吸收金属二价铅的能力，使得微球能够循环使用，同时球状微粒材料易于从重金属污水溶液分离出来，从而降低了材料使用成本。

作为优选，一种吸附铅离子的海藻酸钠/羧基化纳晶纤维素水凝胶微球的制备方法，包括：纳晶纤维素的制备、改性、制备凝胶、凝胶的置换，具体包括以下步骤：