硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法，工藝步驟為：在室溫下，在一定濃度的醋酸溶液中將殼聚糖（去乙?；冗_到90%）完全溶解；加入硫代卡巴肼至上述溶液，攪拌至溶質(zhì)全部溶解。加入甲醛水溶液（40%，v/v）至上述溶液，攪拌。將上述獲得產(chǎn)物加入氫氧化鈉堿液進行中和，經(jīng)過多次水洗、甲醇洗滌、水洗、過濾。40℃下真空干燥至恒重，即可獲得產(chǎn)物顏色紅褐色硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑。該方法具有合成步驟短（一鍋法），后處理簡單，生產(chǎn)成本低廉且環(huán)境友好、吸附效果好等特點。若投入具體開發(fā)應用，優(yōu)勢明顯。
【專利說明】硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于吸附劑制作【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，使得重金屬水質(zhì)污染越加嚴重。這種危害不但涉及到江河湖泊等地表水資源，而且已經(jīng)逐漸蔓延至地下水?！八C”成為妨礙我國經(jīng)濟建設(shè)和人民生活水平提高的問題。而另一方面，金屬資源也逐漸枯竭。因此嚴格進行水凈化處理，加強排放標準和回收工業(yè)廢水中重金屬離子，進行可持續(xù)發(fā)展有非常意義。目前廢水的處理有4種:化學沉淀法、活性炭吸附、溶劑萃取法和離子交換吸附?；瘜W沉淀法采用堿性材料，使重金屬以其氫氧化物形式沉淀出來，方法步驟復雜，場地占用面積達，低效且經(jīng)濟上不具有優(yōu)勢；活性炭吸附效率高，但是設(shè)備要求高，從而導致經(jīng)濟成本高；萃取基本難以大規(guī)模展開。因此，近年來的研究集中于較低成本高效率重金屬吸附劑的研發(fā)。殼聚糖是一類含量豐富的天然聚合物，具有價廉易得，生物相容性好的特點，因此以天然原材料為基礎(chǔ)的吸附劑備受關(guān)注。
[0003]殼聚糖(chitosan)又稱脫乙酰甲殼素，是由自然界廣泛存在的幾丁質(zhì)(chitin)經(jīng)過脫乙酰作用得到的，化學名稱為聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。殼聚糖的一個顯著特性是吸附能力。許多低分子量的材料，比如金屬離子、膽固醇、甘油三酯、膽酸和有機汞等，都可以被殼聚糖吸附。特別是殼聚糖不僅可以吸附鎂、鉀，而且可以吸附鋅、鈣、汞和鈾。殼聚糖的吸附活性可以有選擇地發(fā)揮作用。這些金屬離子在人體中濃度太高是有害的。比如,血液中銅離子(Cu2+)濃度過高會導致銅中毒，甚至產(chǎn)生致癌后果。現(xiàn)已證明殼聚糖是高效的螯合物介質(zhì)。殼聚糖的吸附能力的大小取決于其脫乙酰度。脫乙酰度越大，吸附能力越強。
[0004]殼聚糖不溶于水，在酸性條件下可形成絮凝作用。其吸附性能和含有的大量活性羥基和氨基分不開。這些化學活性基團可以容易的參與一些化學反應，因此使得殼聚糖具有被修飾稱為性能更優(yōu)良材料的可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)的明目的在于，提供一種硫代卡巴肼(又名I，3-二氨基硫脲)交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法，該方法通過化學修飾法，改造殼聚糖結(jié)構(gòu)，使之成為交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所得到的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑，適用于污水處理過程，增加吸附反應位點和溶脹能力，實現(xiàn)最大量更廣酸度范圍的污水溶解。
[0006]為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:
[0007]—種硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于，按如下步驟操作:
[0008]步驟一，在室溫下(30攝氏度左右)，將殼聚糖溶解在濃度為20%的醋酸溶液中；[0009]步驟二，在上述溶液中加入摩爾比為1.3倍量的硫代卡巴肼，攪拌45分鐘至硫代卡巴肼全部溶解；
[0010]步驟三，在步驟二的溶液中，加入濃度為40%的甲醛水溶液，在攪拌速度為1000-2000轉(zhuǎn)/分的條件下，攪拌反應6小時，得到反應產(chǎn)物；
[0011]步驟四，將獲得的反應產(chǎn)物加入與醋酸等當量的質(zhì)量濃度為5%wt的氫氧化鈉堿液進行中和至堿性，經(jīng)過3次水洗后過濾，再用甲醇洗滌、減壓過濾；
[0012]步驟五，經(jīng)甲醇洗滌、減壓過濾后的產(chǎn)物置入真空干燥箱中，在40°C的條件下干燥至恒重，即可獲得顏色紅褐色的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑。
[0013]本發(fā)明的方法具有合成步驟短(一鍋法)，后處理簡單，生產(chǎn)成本低廉且環(huán)境友好、吸附效果好等特點。若投入具體開發(fā)應用，優(yōu)勢明顯。并能夠用于工業(yè)廢水中的五價砷、鉛離子、鎘離子等的處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的方法的合成原理示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明得到的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑紅外光譜圖。
[0016]圖3是本發(fā)明得到的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的TGA和DSC圖。
[0017]圖4本發(fā)明得到的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑表面形貌的掃描電鏡圖。
[0018]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明的設(shè)計思想是，在殼聚糖結(jié)構(gòu)中引入具有吸附能力的官能團以增加吸附位點，獲得產(chǎn)物為紅褐色固體顆粒，在酸性溶液中，容易發(fā)生溶脹，從而提高金屬離子的吸附能力。
[0020]在以下的實施例中，殼聚糖為支架材料，硫代卡巴肼為功能增強集團，甲醛為交聯(lián)劑。
[0021]殼聚糖為去乙?；冗_到90%以上；硫代卡巴肼可為工業(yè)級(99%)，甲醛為工業(yè)級甲醛(40%)。
[0022]實施例1:硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的制備
[0023]本實施例給出一種硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法，合成原理參見圖1，具體的制作步驟為:
[0024](I)在室溫下(30攝氏度左右)，在40mL的去離子水中，加入IOmL冰醋酸和0.8g
殼聚糖，直至殼聚糖完全溶解；
[0025](2)加入0.45g硫代卡巴肼(1.3倍量，摩爾比)至上述溶液體系中，攪拌45分鐘至硫代卡巴肼的溶質(zhì)全部溶解。
[0026](3)加入甲醛水溶液(40%，v/v;1.3倍量，按甲醛計算)ImL至上述溶液，在攪拌速度為1000-2000轉(zhuǎn)/分的條件下，攪拌反應6小時，得到反應產(chǎn)物；
[0027](4)將獲得的反應產(chǎn)物加入40mL氫氧化鈉溶液(5%wt)中和，經(jīng)過3次水洗后減壓過濾，再用甲醇洗滌減壓過濾。
[0028](5)經(jīng)甲醇洗滌、減壓過濾后的產(chǎn)物置入真空干燥箱中，在40°C的條件下干燥至恒重，即可獲得顏色紅褐色的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑產(chǎn)品。表面形貌的掃描電鏡圖如圖4所示。
[0029]實施例2:硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的吸附實驗
[0030]具體的實驗步驟為:
[0031]稱取50mg按照上述方法制備的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑，投入250mL的錐形瓶中，加入濃度為500mg/L含汞離子溶液，在30°C、轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘的振蕩器上震蕩8小時，直至吸附平衡。
[0032]將上述溶液過濾,取出15mL溶液，用汞離子濃度測試儀測試溶液中剩余汞離子濃度。根據(jù)以下公式計算吸附量:
【權(quán)利要求】
1.一種硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于，按如下步驟操作: (1)在室溫下，將殼聚糖溶解在濃度為20%的醋酸溶液中； (2)在上述溶液中加入摩爾比為1.3倍量的硫代卡巴肼，攪拌45分鐘至硫代卡巴肼全部溶解； (3)在步驟(2)的溶液中，加入濃度為40%的甲醛水溶液，在攪拌速度為1000-2000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌反應6小時，得到反應產(chǎn)物； (4)將獲得的反應產(chǎn)物加入與醋酸等當量的質(zhì)量濃度為5%wt的氫氧化鈉堿液進行中和至堿性，經(jīng)過3次水洗后過濾，再用甲醇洗滌、減壓過濾； (5)經(jīng)甲醇洗滌、減壓過濾后的產(chǎn)物置入真空干燥箱中，在40°C的條件下干燥至恒重，即可獲得顏色紅褐色的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖重金屬吸附劑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的硫代卡巴肼為去乙酰化度達到90%以上的工業(yè)級硫代卡巴肼。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的甲醛為工業(yè)級甲醛。
【文檔編號】C02F1/62GK103908951SQ201410113615
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】王進義, 李滿林 申請人:西北農(nóng)林科技大學