[发明专利]一种磁性二硫代氨基甲酸改性壳聚糖微球及制备方法和应用

说明书

本发明公开一种磁性二硫代氨基甲酸改性壳聚糖微球及其制备方法，本发明以壳聚糖为原料，四氧化三铁纳米颗粒为磁核先制备磁性壳聚糖微球，再以二硫化碳为改性剂制备得到磁性二硫代氨基甲酸改性壳聚糖微球。通过对壳聚糖磁性微球进行二硫代氨基甲酸改性，不仅可以增加壳聚糖磁性微球在酸性介质中的稳定性，同时引入的巯基中的大量S配位原子能与金属离子形成稳定的配合物，提高对金属离子的吸附性能，尤其增加对废水中Cr(VI)的吸附能力。

技术领域

本发明环境工程应用领域，具体涉及一种磁性二硫代氨基甲酸改性壳聚糖微球和制备方法，以及所述磁性二硫代氨基甲酸改性壳聚糖微球在吸附废水中Cr(VI)的应用。

背景技术

水是生命之源，是人类及一切生物赖以生存发展，不可或缺的自然资源。但是近年来，随着科技进步，全球工业农业的迅猛发展，需水量也在日益增加，与之相应的是大量废水排放，日益严峻的水体污染问题俨然成为了人类发展所面临的重要挑战之一。

铬是自然界中广泛存在的元素之一，铬及其化合物广泛应用于电镀、制革即涂料等行业，因此，在生产过程中不可避免得产生大量含铬废水。铬的存在形式以Cr(III)和Cr(VI)为主，其中Cr(VI)是最常见的重金属污染物之一，其氧化性强，毒性强，会随着河流或地下水而转移，继而污染水和土壤资源，危害动物和植物的生活环境，进而影响人类生活，危害人类健康。

Cr(VI)化合物不能自然降解，目前处理Cr(VI)废水的主要技术包括化学沉淀法、离子交换法、生物法、吸附法、生物法。吸附法是利用固体吸附剂将废水中的重金属物质吸附于表面，再将溶质解析，以达到分离和富集金属的目的。吸附法具有设备简单、方便操作、成本低、无二次污染、处理效果好等特点，使其在快速处理含Cr(VI)废水方法具有应用价值。目前利用吸附法处理含Cr(VI)废水技术核心是开发一种吸附效率高且成本低的吸附材料，既能有效的吸附废水中Cr(VI)元素，还能降低废水处理成本。

壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰氨基而得到的一种天然碱性氨基多糖，是一种生物相容性好、易生物降解、无毒、廉价易得的天然高分子生物材料。壳聚糖分子中含有大量的氨基和羟基，这些基团中存在孤对电子，与重金属离子可形成稳定的螯合物。但壳聚糖水溶性差，仅溶于稀酸溶液，在酸性条件下，壳聚糖C2位上的-NH₂易形成-NH₃⁺，不利于重金属的吸附，使得吸附效果差，限制了其应用。同时，仅以壳聚糖作为重金属吸附剂还存在吸附剂回收率低，不利于吸附剂的重复使用，由此导致处理成本增加。

二硫代氨基甲酸含有S、N等配位原子，可以和许多重金属离子形成稳定常数很高的螯合物。为此，本发明在碱性条件下将二硫化碳与壳聚糖微球反应得到二硫代氨基甲酸改性的壳聚糖微球。通过对壳聚糖磁性微球进行二硫代氨基甲酸改性，不仅可以增加壳聚糖磁性微球在酸性介质中的稳定性，同时引入的巯基中的大量S配位原子能与金属离子形成稳定的配合物，提高壳聚糖对金属离子的吸附性能。

磁性四氧化三铁纳米颗粒具有良好的兼容性和顺磁性，毒性低，且易从液相中分离。本发明技术人员以壳聚糖为原料，四氧化三铁纳米颗粒为磁核制备磁性壳聚糖微球，再以二硫化碳为改性剂对磁性壳聚糖微球进行改性，制备得到一种磁性二硫代氨基甲酸改性壳聚糖微球，并将其应用于废水中Cr(VI)的吸附处理。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种磁性二硫代氨基甲酸改性壳聚糖微球及其制备方法，本发明的另一个目的是提供一种磁性二硫代氨基甲酸改性壳聚糖微球在吸附废水中Cr(VI)的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种磁性二硫代氨基甲酸改性壳聚糖微球的制备方法，包括如下步骤：