[发明专利]一种交联壳聚糖-生物炭微球吸附材料及其制备方法

说明书

本发明的交联壳聚糖‑生物炭微球吸附材料，包括壳聚糖、生物炭粉末和交联剂，壳聚糖与生物炭粉末均匀混合。其制备方法为：首先将壳聚糖加入稀酸溶液中，搅拌成溶胶；然后在溶胶中加入生物炭粉末，搅拌形成混合溶胶；然后将混合溶胶滴入碱性溶液中形成微球；微球冲洗至中性后，将微球在交联剂中浸泡，浸泡后用去离子水冲洗至中性。本发明的交联壳聚糖‑生物炭微球吸附材料及其制备方法，所制备的交联壳聚糖、生物炭微球具有孔隙结构发达、粗糙、复杂的特点，具有较大的比表面积，对水体中的重金属离子和有机染料具有良好的吸附能力，使用后可进行完整收回，解决了壳聚糖、生物炭以粉末形式吸附时难以完整回收所导致的二次污染问题。

技术领域

本发明涉及一种交联壳聚糖-生物炭微球吸附材料及其制备方法，更具体的说，尤其涉及一种可用于对水体中的重金属、有机染料等污染物进行吸附的交联壳聚糖-生物炭微球吸附材料及其制备方法。

背景技术

由于工业化的快速发展以及对自然资源的严重开发，导致水体污染成为保护环境最大的威胁之一。若水体中污染物质的含量超过了环境承载限度，环境的自净能力就会减弱，进而破坏了水生生态系统平衡，对人类的健康也造成了巨大的威胁。重金属废水主要来源于工矿企业，具有生物不可降解等特点，且可通过食物链作用进入人体，并在人体内富集，从而导致各种疾病和机能紊乱，最终对人体健康造成严重危害。譬如六价铬离子是一种有毒的重金属，其具有溶解性高难以析出的特点，对动植物产生很多不利的影响，进入人体后会成为一种强效致癌物质。染料废水主要来源于纺织、橡胶和印染行业，具有排放量大、有机污染物含量高、水质变化大等特点，因其对环境中的动植物乃至人类的毒害作用而备受关注，其中有机染料是一种重要的有机化合物，其化学机构稳定，生物可降解性差，因此加大了染料废水的处理难度。

目前常见的处理重金属和有机染料废水的物理化学处理方法是化学沉淀法，化学氧化还原法，膜分离法，离子交换法，溶剂萃取法，电解法，吸附法等，这些方法在成本、有效性和环境影响方面各不相同，吸附法具有简单、有效、成本低等优点，目前在水处理中得到了广泛的应用。然而，寻找高效、低成本、生态友好的吸附剂是展示吸附优势的关键。

壳聚糖的氨基(-NH₂)和羟基(-OH)可以作为配位和反应位点，是去除废水中有机物和重金属最有前途的吸附剂之一，壳聚糖主要是由几丁质（自然界仅次于纤维素的第二丰富的生物聚合物）去乙酰化而成，具有经济上的吸引力，然而，壳聚糖珠的机械强度低，酸不稳定，限制了其吸附的应用。

生物炭是一种新开发的多孔炭材料，是在低氧或无氧的条件下，通过生物质热解产生的.与其他类型的吸附剂相比，废生物质具有成本效益高、安全可靠等优点，已广泛应用于生物炭生产。生物炭比表面积大，具有吸附污染物的潜力。报道的生物炭在污染物去除中的应用大多是在悬浮系统中进行的，由于生物炭与净化溶液难以分离，可能造成二次污染问题。这一问题限制了生物炭在水处理中的全面应用。

将壳聚糖和生物炭进行有效的组装，不仅增强了壳聚糖机械强度和酸稳定，还易于与水分离避免二次污染,具有经济上和技术上的可行性。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可用于对水体中的有机染料、重金属等污染物进行吸附的的交联壳聚糖-生物炭微球吸附材料及其制备方法。

本发明的交联壳聚糖-生物炭微球吸附材料，包括壳聚糖、生物炭粉末和交联剂，壳聚糖与生物炭粉末均匀混合。

本发明的交联壳聚糖-生物炭微球吸附材料，所述壳聚糖与生物炭粉末的质量比为1:0.3～0.8。

本发明的交联壳聚糖-生物炭微球吸附材料，所述交联剂为戊二醛，所述生物炭粉末由芦苇秸秆制得。