[发明专利]一种壳聚糖基金属离子吸附剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种壳聚糖基金属离子吸附剂及其制备方法和应用。该壳聚糖基金属离子吸附剂的制备包括：1)将氨基表面修饰的SiO₂纳米粉体分散于低分子醇中，加入枸橼酸进行反应，制得改性枸橼酸；2)将壳聚糖及活化剂分散于低分子醇中，加入步骤1)所得改性枸橼酸进行反应，即得。本发明提供的壳聚糖基金属离子吸附剂，将枸橼酸、氨基表面修饰的SiO₂引入壳聚糖结构中，增加了吸附剂的重金属吸附活性点位，对重金属离子的吸附能力进一步增强；吸附产物容易从水体中沉降分离出来，可以直接有效地应用于污水处理。

技术领域

本发明属于重金属离子的吸附处理领域，具体涉及一种壳聚糖基金属离子吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

工业化进程的加快在推动社会和经济发展的同时，其带来的重金属污染也在日益严重地干扰着人类生活。壳聚糖作为含有氨基的多糖天然高分子聚合物，对重金属离子有很强的螯合能力，但由于其水溶性差、沉降速度慢、吸附量小等缺点限制了其在重金属离子吸附方面的应用。为了改善壳聚糖在重金属离子吸附方面的应用性能，常对其进行化学改性以引入功能性基团。

文献报道关于某些酸改性壳聚糖吸附剂的制备及其对重金属离子吸附性能的研究结果表明，将某些酸引入壳聚糖虽可以有效地改变壳聚糖对重金属离子的螯合吸附能力，但此过程要求所使用的酸大大过量，且所得重金属螯合物仍大量滞留在水体中，无法通过简单沉降分离出来，在一定程度上影响着处理污水的排放与再利用。现有技术中鲜见类似于本发明的壳聚糖基金属离子吸附剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种壳聚糖基金属离子吸附剂，从而解决改性壳聚糖在污水重金属离子吸附方面的不足。本发明同时提供了上述壳聚糖基金属离子吸附剂的制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种壳聚糖基金属离子吸附剂，由包括以下步骤的方法制备而成：

1)将氨基表面修饰的SiO₂纳米粉体分散于碳原子数为1-3的低分子醇中，加入枸橼酸进行反应，制得改性枸橼酸；

2)将壳聚糖和活化剂分散于碳原子数为1-3的低分子醇中，加入步骤1)所得改性枸橼酸进行反应；

3)过滤，滤饼经洗涤、干燥，得到所述壳聚糖基金属离子吸附剂。

本发明提供的壳聚糖基金属离子吸附剂，将枸橼酸、氨基表面修饰的SiO₂引入壳聚糖结构中，增加了吸附剂的重金属吸附活性点位，对重金属离子的吸附能力进一步增强；吸附产物容易从水体中沉降分离出来，可以直接有效地应用于污水处理。

步骤1)中，优选所述氨基表面修饰的SiO₂纳米粉体为RNS-A。RNS-A是一种无毒、无污染的氨基表面修饰的反应性纳米SiO₂。RNS-A购自河南王屋纳米科技有限责任公司。

步骤1)中，所述氨基表面修饰的SiO₂纳米粉体与枸橼酸的质量比为1：(0.5～1.5)。反应的温度为25～35℃，反应的时间为1～3h。

步骤1)中，所述氨基表面修饰的SiO₂纳米粉体与低分子醇的质量体积比为1:20～30。

步骤2)中，壳聚糖与改性枸橼酸的质量比为1：(0.5～1.5)。反应的温度为45～55℃，反应的时间为5～7h。

步骤2)中，所述壳聚糖与低分子醇的质量体积比为1:20～30。

优选的，步骤2)中，反应加入的活化剂是1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺。

进一步优选的，加入的改性枸橼酸与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺的质量比为1：(0.2～0.5)。