專利名稱：一種金屬離子吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附材料，具體地說是一種用于吸收廢水中金屬 離子的吸附材料及其制備方法。
技術(shù)背景冶金、電子、化工、紡織等行業(yè)易排放大流量、低濃度的含汞、 鉛、錳、鎘、鉻等重金屬離子廢水，這些廢水對(duì)環(huán)境的危害很大。由 于重金屬離子含量較低， 一般采用混凝沉淀的方式，投加大量藥劑， 將重金屬離子從水中轉(zhuǎn)移到污泥中，進(jìn)而填埋處理。處理費(fèi)用高，且 不能從根本上解決重金屬離子污染的問題。吸附劑吸附法具有設(shè)備投資小，操作管理簡(jiǎn)便、運(yùn)行成本低的特 點(diǎn)，較其它方法適宜于應(yīng)用于大流量低濃度重金屬離子的處理。該方 法的關(guān)鍵在于尋找和開發(fā)新型高效無毒、來源廣泛、成本低廉、物理 化學(xué)性能穩(wěn)定的吸附劑。已研究報(bào)道的吸附劑有很多種，其中殼聚糖 類(甲殼素和殼聚糖)和植物油生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物-油粕類(大豆 粕、油菜籽粕、棉籽粕等)來源廣泛、價(jià)格低廉、無毒無副作用，其 結(jié)構(gòu)中富含氨基、羥基及酰胺基等可與金屬離子發(fā)生螯合作用的活性 官能團(tuán)，對(duì)多種有毒有害重金屬離子都具有良好的吸附作用。但這類 吸附劑是一種粉末狀物質(zhì)，它在吸附后很難從溶液中分離出來，并且 也很難作為填料填充于吸附柱中，限制了其在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用。因 此目前還沒有比較好的吸附材料可以從根本上解決重金屬離子的吸 附和污染的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于吸收廢水 中重金屬離子的吸附材料及其制備方法，它可以有效吸附廢水中的金 屬離子，從根本上解決重金屬離子的污染問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種用于吸收廢水中金屬離子的吸附材料，它是將氨基多糖或油粕與多元醇、異氰酸酯和發(fā)泡劑在催化 劑的作用下，通過聚合反應(yīng)負(fù)載在聚氨酯泡沫交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中形成。其中所述的氨基多糖為甲殼素、殼聚糖或殼聚糖衍生物中的一種 或多種；所述的油粕為棉籽粕、菜子粕、大豆粕、葵花籽粕或花生粕 中的一種或多種；所述的多元醇為聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烴 多元醇或蓖麻油中的一種或多種；所述的多元醇分子量為400-4000g/mol;所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異 氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、六亞甲基異 氰酸酯或異佛二酮二異氰酸酯中的一種或多種；所述的發(fā)泡劑為水、 二氯甲垸或一氟三氯甲垸中的一種或兩種；所述的催化劑為胺類化合 物和/或有機(jī)錫化合物，優(yōu)選三乙烯二胺和辛酸亞錫混合物，采用上 述兩種化合物作為催化劑反應(yīng)時(shí)間短、效果好。本發(fā)明較好的技術(shù)方案是由下述的原料組分，按重量份數(shù)制備而成殼聚糖或油粕20-80、多元醇50-150、催化劑0.15-1.5、泡沫穩(wěn) 定劑l-5、發(fā)泡劑1-25、開孔劑1-10、異氰酸酯50-200。本發(fā)明更好的技術(shù)方案是催化劑由0.05-0.5的三乙烯二胺為和 0.1-1.0的辛酸亞錫混合而成。本發(fā)明的制備方法包括以下步驟(1) 、將氨基多糖或油粕進(jìn)行粉碎、磨漿、干燥，制成粒徑為 0.01-200um粉末；(2) 、將干燥好的粉末與多元醇充分混合均勻；(3) 、在混合均勻的物料中加入發(fā)泡劑和催化劑；(4) 、再加入異氰酸酯混合均勻后倒入發(fā)泡箱中發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后 60—100。C熟化處理0.5—2小時(shí)。在此過程中，異氰酸酯基將與多元醇發(fā)生聚合反應(yīng)，生成聚氨酯 交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)油粕及殼聚糖粉末中的氨基、羥基等活性官能 團(tuán)也與異氰酸酯基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，殼聚糖類及油粕類粉末被固定在在 聚氨酯交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，使材料具有高開孔率的海綿狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明對(duì)金屬離子具有良好的吸附能力，它將殼聚糖類及油粕類 粉末負(fù)載在聚氨酯網(wǎng)絡(luò)上，得到的新型多孔吸附材料具有優(yōu)良的物理 化學(xué)性能、較高的表面積及良好的吸附能力，制備方法簡(jiǎn)單，適用于 大流量、低濃度的重金屬離子廢水處理。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實(shí)施例1將殼聚糖粉碎后，加入水在磨漿機(jī)中磨漿處理，得到的漿料過濾，濾料在5(TC下真空干燥24小時(shí)，得到殼聚糖粉末。將干燥好的殼聚 糖粉末40.0g與聚醚多元醇PPG (Mn=2000g/mol) 50g混合均勻，加 入水2g，加入硅油BF2370 1.4g作為泡沫穩(wěn)定齊lJ，聚氧化乙烯甘油醚 (羥值160 180mgKOH/g)5g，三乙烯二胺0.45g和辛酸亞錫0.25g 作為催化劑，甲苯二異氰酸酯(TDI,80/20) 80g,在室溫下將上述原 料攪拌均勻倒入發(fā)泡箱中發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后于真空烘箱中8(TC熟化 處理2小時(shí)。 實(shí)施例2將甲殼素粉碎后，加入水在磨漿機(jī)中磨漿處理，得到的漿料過濾， 濾料在6(TC下真空干燥24小時(shí)。將干燥好的甲殼素粉末40.0g與己 二酸一縮乙二醇聚酯(Mn-lOOO g/mol)100.0g混合均勻，加入水2.7g、 一氟三氯甲烷2.0g作為發(fā)泡劑，硅油BF2370 1.4g作為泡沫穩(wěn)定劑， 聚氧化乙烯甘油醚(羥值160 180mgKOH/g)5.0g作為開孔劑，三乙 烯二胺0.2g、 二乙醇胺0.4g和辛酸亞錫0.25g作為催化劑，多亞甲 基多苯基異氰酸酯(PAPI) 100.0g,在室溫下將上述原料攪拌均勻倒入 發(fā)泡箱中發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后于真空烘箱中100。C熟化處理2小時(shí)。 實(shí)施例3將大豆粕粉碎，加入水在磨漿機(jī)中磨漿處理，得到的漿料過濾， 濾料在60t:下真空干燥48小時(shí)。將干燥好的大豆粕粉末80.0g與聚 醚多元醇PPG (Mn=2000 g/mol) 100.0g混合均勻，加入水6.0g，硅 油BF2370 1.4g，聚氧化乙烯甘油醚(羥值160 180mgKOH/g)5g，三乙烯二胺0.45g,辛酸亞錫0.25g,多亞甲基多苯基異氰酸酯(PAPI) 90.0g,在室溫下將上述原料攪拌均勻倒入發(fā)泡箱中發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后 6(TC熟化處理30分鐘。 實(shí)施例4將棉籽粕粉碎，加入一定量的水在磨漿機(jī)中磨漿處理，得到的漿 料過濾，濾料在6(TC下真空干燥48小時(shí)。將干燥好的棉籽粕粉末 50.0g與聚醚多元醇PPG(Mn-2000) 100.0g混合均勻，加入水3.2g， 二氯甲垸2.2g作為發(fā)泡劑，硅油BF2370 1.5g作為泡沫穩(wěn)定劑，液體 石蠟4.0g作為開孔劑，三乙烯二胺0.45g和辛酸亞錫0.25g作為催 化劑，多亞甲基多苯基異氰酸酯(PAPI) 80.0g，在室溫下將上述原料 攪拌均勻倒入發(fā)泡箱中發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后6(TC熟化處理30分鐘。 實(shí)施例5將菜籽粕粉碎，加入水在磨漿機(jī)中磨漿處理，得到的漿料過濾， 濾料在6(TC下真空干燥48小時(shí)。將干燥好的菜籽粕粉末50.0g與聚 醚多元醇PPG (Mn=1000 g/mol) lOO.Og混合均勻，加入水6.0g作為發(fā) 泡劑，硅油BF2370 1.5g作為泡沫穩(wěn)定劑，聚氧化乙烯甘油醚(羥值 160 180mgKOH/g)5.0g作為開孔劑，三乙烯二胺0.45g和辛酸亞錫 0.25g作為催化劑，甲苯二異氰酸酯(TDI, 80/20) 80.0g在室溫下將 上述原料攪拌均勻倒入發(fā)泡箱中發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后6(TC熟化處理30 分鐘。 實(shí)施例6將菜籽粕粉碎，加入水在磨漿機(jī)中磨漿處理，得到的漿料過濾， 濾料在6(TC下真空干燥48小時(shí)。將干燥好的殼聚糖粉末50g與100g 蓖麻油混合均勻，加入水/二甲基乙醇胺/表面活性劑OP-10(重量比 100/45/65)的混合物7.5g，硅油BF2370 1.4g，液體石蠟4.0g，三乙烯 二胺0.45g和辛酸亞錫0.25g，甲苯二異氰酸酯(TDI, 80/20) 80.0 g 在室溫下將上述原料攪拌均勻倒入發(fā)泡箱中發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后60°C 熟化處理30分鐘。 實(shí)施例7將殼聚糖粉碎后，加入水在磨漿機(jī)中磨漿處理，得到的漿料過濾，濾料在5(TC下真空干燥24小時(shí)，得到殼聚糖粉末。將干燥好的殼聚 糖粉末20.0g與聚醚多元醇PPG (Mn=2000g/mol) 100g混合均勻， 加入水6g，加入硅油BF2370 lg作為泡沬穩(wěn)定劑，聚氧化乙烯甘油 醚(羥值160 180mgKOH/g)lg，三乙烯二胺0.05g和辛酸亞錫O.lg 作為催化劑，甲苯二異氰酸酯(TOI,80/20) 50g,在室溫下將上述原 料攪拌均勻倒入發(fā)泡箱中發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后于真空烘箱中SO'C熟化 處理0.5小時(shí)。 實(shí)施例8將大豆粕粉碎，加入水在磨漿機(jī)中磨漿處理，得到的漿料過濾， 濾料在6(TC下真空干燥48小時(shí)。將干燥好的大豆粕粉末50.0g與聚 醚多元醇PPG (Mn=2000 g/mol) 150.0g混合均勻，加入水25g，硅 油BF2370 5g，聚氧化乙烯甘油醚(羥值160 180mgKOH/g)10g，三 乙烯二胺0.5g,辛酸亞錫lg，多亞甲基多苯基異氰酸酯(PAPI) 200g，在室溫下將上述原料攪拌均勻倒入發(fā)泡箱中發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后 60"C熟化處理1小時(shí)。
權(quán)利要求
1、一種用于吸收廢水中金屬離子的吸附材料，它是將氨基多糖或油粕與多元醇、異氰酸酯和發(fā)泡劑在催化劑的作用下，通過聚合反應(yīng)負(fù)載在聚氨酯泡沫交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸附材料，具體地說是一種用于吸收廢水中金屬離子的吸附材料及其制備方法。它是將氨基多糖或油粕與多元醇、異氰酸酯和發(fā)泡劑在催化劑的作用下，通過聚合反應(yīng)負(fù)載在聚氨酯泡沫交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中形成。它可以有效吸附廢水中的金屬離子，從根本上解決重金屬離子的污染問題。本發(fā)明對(duì)金屬離子具有良好的吸附能力，它將殼聚糖類及油粕類粉末負(fù)載在聚氨酯網(wǎng)絡(luò)上，得到的新型多孔吸附材料具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能、較高的表面積及良好的吸附能力，制備方法簡(jiǎn)單，適用于大流量、低濃度的重金屬離子廢水處理。
文檔編號(hào)C02F1/62GK101269318SQ20081004748
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者劉學(xué)清, 劉繼延, 張遠(yuǎn)方 申請(qǐng)人:江漢大學(xué)