一种改性吸附材料及其在水处理中的应用的制作方法

本发明属于水处理，具体涉及一种改性吸附材料及其在水处理中的应用。

背景技术：

1、近年来，水污染已成为一个严重的环境问题并引起国际关注，水体重金属的污染来源广泛，如金属冶炼、化工生产、医药生产研发和农药加工等行业排出的＂三废＂都有可能造成重金属水体污染，这是一类对生态环境和公众健康存在极大危害的废水。因此，水处理技术的研究与应用显得尤为重要，重金属离子废水的处理方法包括电化学处理技术法、离子交换法、化学沉淀法、膜过滤法、吸附法等，其中利用吸附剂的独特结构去除废水中的重金属离子，因其成本低廉、操作简单、去除效果好等优点成为国内外研究的热点。

2、壳聚糖(ch i tosan，cts)来源广泛，具有良好的生物相容性、生物可降解性和无毒性，它是一种天然且可完全生物降解的聚合物材料，可作为去除废水中污染物的理想吸附剂。壳聚糖中包含大量的活性基团，例如氨基和羟基，这些活性基团能够与重金属离子形成螯合作用，对废水中金属离子有着很强的结合作用。因此，壳聚糖已被广泛用于去除废水中的重金属离子，但它同时具有一定的缺陷，在酸性介质中不稳定，易溶解而造成流失，机械强度差、耐化学性差等问题。

3、中国专利公开号cn108714414a公开了一种泡沫状磁性壳聚糖吸附剂及其制备方法，该泡沫吸附剂是利用碳酸氢钠和乙酸反应生成的二氧化碳进行发泡，并在丙三醇的辅助和保护下制备得到的，壳聚糖上的活性基团数量增多导致该吸附剂对金属离子具有更好的吸附性，但是由于壳聚糖的机械强度、耐腐蚀性能差，导致不耐久。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性吸附材料及其在水处理中的应用，以解决现有吸附材料虽然吸附能力好，但耐腐蚀和循环利用再生性能差的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种改性吸附剂材料，包括以下重量份数的组分：改性壳聚糖10-20份、海藻酸钠20-40份、生物质碳材料50-80份、膨润土30-45份、乙二胺四乙酸二钠5-10份；

4、所述一种改性吸附材料包括以下步骤制成：

5、将生物质碳材料、膨润土粉碎，得到粉末，将粉末和乙二胺四乙酸二钠、无水乙醇搅拌混合，搅拌转速为900-1000r/min，搅拌时间为40-80min，烘干，再加入海藻酸钠和改性壳聚糖，搅拌转速为1000-1200r/min，搅拌时间为50-100min，再加入浓度为1.2mo l/l的氢氧化钠溶液，搅拌15-30h，洗涤、冷冻干燥1-2d，得到改性吸附材料。

6、优选地，生物质碳材料为预处理秸秆，预处理秸秆通过以下步骤制成：将秸秆置于1-5wt％盐酸溶液中搅拌，搅拌温度为60-80℃，搅拌时间为1-2h，过滤、干燥。

7、优选地，秸秆由小麦秸秆和玉米秸秆按照质量比30-55:20-25组成。

8、优选地，无水乙醇用量为生物质碳材料质量的100-150％，氢氧化钠溶液用量为生物质碳材料质量的200-300％。

9、优选地，所述的改性壳聚糖包括以下步骤制成：

10、s1:将磁性四氧化三铁、壳聚糖和乙酸溶液(0.8wt％)在室温下搅拌反应2-5h，洗涤，得到磁性壳聚糖；

11、s2:将磁性壳聚糖加入由苯胺、邻氨基苯磺酸和浓度为0.6mo l/l的过硫酸铵溶液组成的混合溶液中，在室温下搅拌2-5h，洗涤、抽滤、烘干，得到聚苯胺接枝壳聚糖；

12、s3：将聚苯胺接枝壳聚糖超声分散在由摩尔浓度为0.1mo l/l的硫酸溶液和无水乙醇组成的混合溶液中，然后加入巯基化三氧化钨，置于微波反应器进行反应，离心、洗涤，得到改性壳聚糖。

13、优选地，磁性四氧化三铁、壳聚糖和乙酸溶液(0.8wt％)的用量比为1-2.8g:2-6g:50-60ml，磁性壳聚糖、苯胺、邻氨基苯磺酸和过硫酸铵的质量比为1:1.2-1.5:0.2-0.4:3.8-4.2，超声分散的温度为25-35℃，时间为30-60min。

14、优选地，聚苯胺壳聚糖和巯基化三氧化钨的质量比为1:1.5-1.8。

15、优选地，微波反应器的反应功率为750-850w，反应时间为5-10min。

16、优选地，所述巯基化三氧化钨包括以下步骤制成：

17、将三氧化钨粉末、l-半膀氨酸、无水乙醇中放置24-48h，过滤、洗涤、烘干，得到巯基化三氧化钨。

18、优选地，所述三氧化钨粉末、l-半膀氨酸、无水乙醇的用量比为1g:(1-1.4)g:(1-1.4)l。

19、本发明的有益效果：

20、为了解决现有吸附材料耐腐蚀和循环利用再生性能差的问题，本发明提供了一种改性吸附材料，采用改性壳聚糖、海藻酸钠、生物质碳材料、膨润土、乙二胺四乙酸二钠为原料，制成改性吸附材料。

21、生物质碳材料和膨润土来源广泛成本低，通过无毒的乙二胺四乙酸二钠螯合，既增强了体系的机械性能，又增强对重金属离子的吸附能力。

22、通过磁性四氧化三铁的羟基与壳聚糖分子链氨基和羟基形成氢键，提高磁性纳米粒子的稳定性和分散性，然后过硫酸铵为氧化剂，磁性壳聚糖通过化学氧化聚合接枝聚苯胺；采用微波辅助的方式，磁性壳聚糖接枝聚苯胺与半胱氨酸巯基发生点击反应，半胱氨酸另一侧的羧基则与三氧化钨结合形成氢键，以聚苯胺-半胱氨酸-三氧化钨的连接方式，减少界面张力，可以形成更稳定的化学键，从而提高材料稳定性。聚苯胺有着三维导电网络结构，赋予材料更好的耐腐蚀性能，结合巯基可以提高材料的循环使用次数；三氧化钨为六方晶体结构，自身结构的六方通道可以更好的让离子到达吸附材料内部，提高材料的吸附能力。制成的吸附材料在废水中完整，机械强度较好。

技术特征：

1.一种改性吸附材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：改性壳聚糖10-20份、海藻酸钠20-40份、生物质碳材料50-80份、膨润土30-45份、乙二胺四乙酸二钠5-10份；

2.根据权利要求1所述的一种改性吸附材料，其特征在于，生物质碳材料为预处理秸秆，预处理秸秆通过以下步骤制成：将秸秆置于1-5wt％盐酸溶液中搅拌，搅拌温度为60-80℃，搅拌时间为1-2h，过滤、干燥。

3.根据权利要求1所述的一种改性吸附材料，其特征在于，无水乙醇用量为生物质碳材料质量的100-150％，氢氧化钠溶液用量为生物质碳材料质量的200-300％。

4.根据权利要求1所述的一种改性吸附材料，其特征在于，所述改性壳聚糖包括以下步骤制成：

5.根据权利要求4所述的一种改性吸附材料，其特征在于，超声分散的温度为25-35℃，时间为30-60min。

6.根据权利要求4所述的一种改性吸附材料，其特征在于，聚苯胺接枝壳聚糖和巯基化三氧化钨的质量比为1:1.5-1.8。

7.根据权利要求4所述的一种改性吸附材料，其特征在于，微波反应器的反应功率为750-850w，反应时间为5-10min。

8.根据权利要求4所述的一种改性吸附材料，其特征在于，所述巯基化三氧化钨包括以下步骤制成：

9.根据权利要求8所述的一种改性吸附材料，其特征在于，所述三氧化钨粉末、l-半膀氨酸、无水乙醇的用量比为1g:1-1.4g:1-1.4l。

10.一种权利权要求1-9任一项所述的改性吸附材料在水处理中的应用。

技术总结本发明公开了一种改性吸附材料及其在水处理中的应用，属于水处理技术领域。采用改性壳聚糖、海藻酸钠、生物质碳材料、膨润土、乙二胺四乙酸二钠为原料，制成改性吸附材料。通过磁性四氧化三铁与壳聚糖形成氢键得到磁性壳聚糖，再通过化学氧化聚合接枝聚苯胺；采用微波辅助的方式，磁性壳聚糖接枝聚苯胺与半胱氨酸巯基发生点击反应，半胱氨酸另一侧的羧基则与三氧化钨结合形成氢键，以聚苯胺‑半胱氨酸‑三氧化钨的连接方式，得到改性壳聚糖。本发明可以得到吸附能力好，耐腐蚀性能较好，具有良好循环利用再生性能的吸附材料。技术研发人员：陈磊,倪临泽,左洋洋,徐国兴,袁冬冬,胡涛受保护的技术使用者：安徽东至广信农化有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1