[发明专利]一种海泡石-氧化石墨烯/壳聚糖复合凝胶球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种海泡石‑氧化石墨烯/壳聚糖复合凝胶球，其包括作为基体的壳聚糖凝胶球，在所述壳聚糖凝胶球内分散有海泡石和氧化石墨烯，海泡石和氧化石墨烯的总质量与壳聚糖的质量之比不高于1:2。与现有技术相比，本发明在壳聚糖凝胶球中掺杂适量的海泡石和氧化石墨烯，显著提高了壳聚糖基凝胶球吸附性能，克服了现有壳聚糖凝胶球吸附效果差等不足，该复合凝胶球可用废水吸附处理，特别是阳离子染料废水的吸附处理。

技术领域

本发明属于水污染处理领域，具体涉及一种用于处理阳离子染料废水的海泡石-氧化石墨烯/壳聚糖复合凝胶球及其制备方法。

背景技术

亚甲基蓝是一种吩噻嗪类阳离子染料，显碱性，在生活中用于治疗高铁血红蛋白血症，在组织学和显微镜下通过对组织染色的方式来识别、检测细菌并治疗真菌感染，也可用于对棉花和木材进行染色，使用过后的废弃染料排入环境会对人体造成危害，导致头晕、头痛、震颤和精神混乱等症状，对人类的生命健康造成极大的威胁。吸附法是经典的水处理手段之一，有效率高，操作简单，经济效益好等优点。然而，传统的吸附法普遍有着不易从水中回收，易产生泥污导致二次污染等缺点的限制。

海泡石是一种含水的镁质硅酸盐粘土矿物，其理论结构式为[(Si₁₂) (Mg₈)O₃₀(OH)₄(OH₂)₄·8H₂O]，在其结构单元中，硅氧四面体和镁氧八面体相互交替，连续排列，硅氧四面体单元通过氧原子连接中央镁氧八面体。这种独特的结构使海泡石具有高的比表面积，大的孔隙率和优异的吸附性能。然而，粉末状的海泡石在水中易分散，需要通过离心手段来分离，直接使用海泡石用作吸附剂时回收困难，易造成二次污染。

壳聚糖是甲壳质的部分脱乙酰化产物，广泛存在于虾壳和蟹壳中。性能上，壳聚糖具有生物可降解性、可再生性和无毒性；结构上含有的氨基和羟基，为污染物的去除提供了吸附位点，丰富了吸附过程中的作用方式。但未改性的壳聚糖凝胶球吸附效果不理想。目前现有发明的大部分研究是对壳聚糖进行磁化处理，制备出有磁性的凝胶球，虽然磁性处理后有利于凝胶球的回收，但对改善凝胶球的吸附性能并没有显著帮助。

发明内容

为了改善现有壳聚糖凝胶球的吸附性能特别是对阳离子染料的吸附性能，本发明提供一种海泡石-氧化石墨烯/壳聚糖复合凝胶球。

一种海泡石-氧化石墨烯/壳聚糖复合凝胶球，包括作为基体的壳聚糖凝胶球，其特点在于：在所述壳聚糖凝胶球内分散有海泡石和氧化石墨烯，海泡石和氧化石墨烯的总质量与壳聚糖的质量之比不高于1:2。

优选地，海泡石和氧化石墨烯的质量比为5:1~5:3。

优选地，海泡石和氧化石墨烯先复合，再分散到壳聚糖中。

海泡石和氧化石墨烯的总质量与壳聚糖的质量之比为1:9~1:4。

更优选地，海泡石和氧化石墨烯的总质量与壳聚糖的质量之比为1:5~1:4。

最优选地，海泡石和氧化石墨烯的质量比为5:2，海泡石和氧化石墨烯的总质量与壳聚糖的质量之比为1:4。

上述复合凝胶球的制备方法，包括：

（1）将壳聚糖溶于酸性溶液后，加入海泡石和氧化石墨烯，充分搅拌均匀，得到海泡石-氧化石墨烯/壳聚糖混合溶液；

（2）将海泡石-氧化石墨烯/壳聚糖混合溶液滴入过量的碱性溶液中，使壳聚糖充分凝胶化后，得到复合凝胶球。

壳聚糖不溶于水、碱性溶液，但可以与酸反应生成盐从而溶于酸性溶液。利用该性质，将壳聚糖先溶于酸性溶液，再将其滴入碱性溶液，酸碱中和使得壳聚糖凝胶化。

所述海泡石-氧化石墨烯通过以下方法制备得到：