[发明专利]一种磷酸化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种磷酸化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法及其应用，先采用惰性涂层包覆以提升磁核的抗酸性，引入壳聚糖有机层提升磁性吸附剂的功能化特性，后通过对表层壳聚糖进行磷酸化改性引入活性磷酸基团得到磷酸化改性的磁性壳聚糖吸附剂。本发明所述方法制备得到的磷酸化改性的磁性壳聚糖吸附剂在复杂废水体系中可以同时捕获甲基蓝以及重金属离子，不仅实现了对有机废水的净化，还可以通过染料分子结构上的活性基团参与到对金属离子的捕获，协同强化对重金属废水中铅离子的选择性吸附作用，实现“以废治废”。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种磷酸化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着印染行业的快速发展，重金属和合成有机染料对水体造成的复杂污染越来越严重。由于在印染过程中通常使用重金属离子作为高效媒染剂，因此随着印染废水的不断排放，重金属离子不可避免地进入天然水体。由于重金属的高毒性、不可生物降解性和环境持久性，其暴露对生态圈和人类健康会造成严重威胁。排放到水环境中的有机染料，不仅会影响水体的外观，造成视觉污染，还会降低水体透明度，影响水生动植物的生存，破坏水体的生态平衡。这两类污染物在工业废水中普遍存在，对水生生态系统造成了更为复杂的生态毒性。此外，它们在物理化学性质上的差异使对其的处理更具挑战性。因此，在工业废水排放到接收水体之前，彻底消除或尽量减少有机染料和重金属离子的含量是非常迫切的。

吸附法处理废水中的污染物具有效率高、成本低、操作简单、无二次污染等优点，被认为是目前最有吸引力的处理技术之一。磁吸附技术是将磁场技术同吸附技术联用的强化吸附技术，是在传统的吸附处理过程中引入外加物理磁场的作用，有利于提高吸附处理的固液分离效率、缩短水力停留时间，在废水处理领域显示出独特的优势。但是，现有的磁吸附技术只关注单一污染物的去除，未能满足污水处理过程中同时去除多种共存混合污染物的需求，尤其是对特定污染物的选择性去除。这是因为水中共存的不同类型污染物往往会竞争吸附剂表面的相同吸附位点，导致吸附剂对单一污染物的去除率较低。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种磷酸化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法，以解决现有吸附剂对复杂废水中多类型污染物同时去除的效率低、对多重金属复合废水中铅离子的选择性去除效率低且吸附剂分离困难的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种磷酸化磁性壳聚糖吸附剂的制备方法，包括下列步骤：

步骤1：对Fe₃O₄颗粒进行二氧化硅惰性层的包覆，获得Fe₃O₄@SiO₂磁性微粒；

步骤2：在步骤1得到的Fe₃O₄@SiO₂磁性微粒表面引入壳聚糖有机层，获得磁性壳聚糖复合微粒Fe₃O₄@SiO₂@CS；

步骤3：将步骤2获得的磁性壳聚糖复合微粒分散于水中，加入甲磺酸后剧烈搅拌并用氢氧化钠溶液调节混合物的pH值至2.0～4.0，在冰浴条件下加入磷源，搅拌反应后，静置磁分离，经过洗涤真空冷冻干燥后得到磷酸化磁性壳聚糖吸附剂；其中，甲磺酸的加入量为每100mL反应体系溶液加入10～20mL，磁性壳聚糖复合微粒与磷源的质量比为1：(0.5～2)；在冰浴条件下搅拌反应2～8h。

本发明还提供一种磷酸化磁性壳聚糖吸附剂的应用，采用上述制备方法获得的磁性壳聚糖吸附剂能够用于甲基蓝与铅离子的二元复合污染废水的处理。

本发明还提供一种磷酸化磁性壳聚糖吸附剂的应用，采用上述制备方法获得的磷酸化磁性壳聚糖吸附剂能够用于含有甲基蓝与多金属离子共存的复合废水的处理。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：