[发明专利]一种环氧化纤维‑二氧化锰交联海藻酸钠微球吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸附剂领域，具体涉及一种环氧化纤维-二氧化锰交联海藻酸钠微球吸附剂的制备方法。

背景技术

随着现代工业化进程的加速重金属污染问题越来越突出，已经成为危害人类身体健康的一个重大问题。在分离和富集有害重金属离子的众多方法中，吸附法是较为有效和广泛使用的方法。与其他吸附材料相比，活性炭和商业离子交换树脂已经越来越受到欢迎，和广泛应用。但是，活性炭和商业离子交换树脂材料昂贵，成本高。因此低成本的替代品已经成为这个领域研究的焦点。生物吸附剂或来源于生物材料的吸附，由于其可再生性，自然降解性，价格低廉，被认为是分离富集重金属的新型材料。纤维素、壳聚糖等天然聚合物吸附材料，由于其具有生物降解性、经济有效、吸附容量高和选择性好等特点，且来源广泛，价格低廉，环境友好等特点，在分离和富集有害重金属离子方面得到了广泛应用，近年来备受人们关注。

但就目前的吸附剂品种来说，仍然存在饱和吸附容量小从而导致处理能力较低、对不同金属离子的选择性吸附能力低、对重金属离子浓度较低的废水处理效果不理想、重金属离子回收困难、再生效果不佳、存在二次污染、废弃后生物降解能力差等不足。

王艳在《聚乙烯亚胺-阴离子纤维素基吸附材料制备与性能研究》一文中通过静电自组装制备了磁性聚乙烯亚胺一羧甲基纤维素吸附材料。首先通过静电自组装原理用羧甲基纤维素包埋Fe₃O₄粒子，再利用戊二醛交联将聚乙烯亚胺组装上去，制备的产物羧甲基纤维素表面具有氨基、羟基和羧基活性基团，粒径为10-30nm，饱和磁化强度为55.20emu/g，但是对重金属离子的吸附、络合存在选择性差、灵敏性低等缺点，对于微量级含量足以对人体产生伤害的Pb²⁺、Cr⁶⁺进行吸附后易脱落。

发明内容

本发明目的就是为了弥补吸附不彻底，且易产生二次污染的缺陷，提供一种环氧化纤维-二氧化锰交联海藻酸钠微球吸附剂的制备方法，该吸附剂工艺简单、成本低廉，对重金属离子选择性高，稳定性好，吸附容量大的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种环氧化纤维-二氧化锰交联海藻酸钠微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将5-10重量份纤维与100-110重量份水、5-10重量份环氧氯丙烷搅拌均匀后滴加10-15重量份氨水到溶液中，加入1-2重量份十二烷基三甲基氯化铵，加热至60-70℃搅拌反应2-8小时后，再加入1-2重量份二氧化锰，升温到50-60℃恒速搅拌8-12小时，制得环氧化纤维-二氧化锰溶液，待用；

（2）将步骤（1）所得的产物调节溶液的pH6-7，加入5-8重量份煮茧废水和5-10重量份海藻酸钠，55-70℃搅拌加热40-60分钟后，加入15-20重量份聚乙烯亚胺，5-10重量份聚乙烯醇搅拌均匀加入2-5重量份N,N′-亚甲基双丙烯酰，恒速搅拌8-12小时后，冷却，待用；

（3）将混合物料置于磁力搅拌器上，室温下加入5-10重量份粘土搅拌反应40-50分钟，再加入50-65重量份液体状的石蜡搅拌5-20分钟后，升高温度至50-55℃滴加乳化剂0.05-0.2重量份span-80，搅拌下保温乳化5-15分钟，待用；

（4）将步骤（3）的物料置于超声波清洗器中分散、成型后，再进行过滤、洗涤，干燥后既得所述环氧化纤维-二氧化锰交联海藻酸钠微球吸附剂。

所述步骤（1）中的纤维来源为城市固体垃圾、甘蔗渣、废纸、日用棉纤中的一种或几种。

所述的步骤（2）中调节pH是使用盐酸进行调节。

所述步骤（3）中乳化剂为span-80。

所述步骤（4）洗涤为依次用甲醇、丙酮进行洗涤。

本发明的优点是：

（1）本发明首先利用环氧氯丙烷处理纤维进行环氧化后滴加氨水共混进行活化纤维，之后加入二氧化锰化学接枝法进行接枝制得环氧化纤维-二氧化锰，这使纤维具有较大的化学稳定性和生物相容性，并增强了抵抗酸、碱和有机溶剂的能力及其吸附能力，再加入煮茧废水反应后，利用N,N′-亚甲基双丙烯酰交联并组装聚乙烯亚胺和聚乙烯醇，煮茧废水内含有大量的蛋白质与二氧化锰产生螯合交联，加入的海藻酸钠与加入的粘土中的钙离子生成不溶性的海藻酸盐，环氧化纤维与聚乙烯亚胺之间交联、环氧化纤维与聚乙烯醇之间交联产生协同作用使制备的材料形成稳定的体系，二氧化锰可以捕捉重金属离子，以及交联纤维与螯合蛋白质对金属离子吸附并产生络合作用的特性。