[发明专利]磁粉重金属离子印迹壳聚糖复合吸附剂的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种重金属吸附剂的制备方法，具体地说涉及一种具有磁性的同时对印迹的金属离子具有高的选择吸附性能的吸附剂的合成方法。

(二)背景技术

重金属是水环境中的主要污染物之一，主要来自电镀、采矿、冶金、化工等工业，具有潜在的危害性，有毒重金属或其离子进入环境后很难被微生物降解，因其参与食物链并最终在生物体内累积，破坏生物体正常生理代谢活动，危害人体健康。另外随着工业的发展，对重金属使用越来越广泛，从而造成重金属资源的相对短缺，因此如何治理重金属废水并有效地回收重金属是当今环境保护领域中的一个突出问题，有着环境的、经济的、社会的意义。

工业废水中的铬、锌金属离子的去除和回收一直是研究的热点，常见的处理方法有氧化法、中和沉淀法、吸附离子交换法、膜处理技术、不溶性络合物法、电解法、气浮法、吸附法和生物处理技术等。传统的处理方法存在投资大、运行成本高、操作管理麻烦、并且会产生二次污染和不能很好地解决金属和水资源再利用等问题。目前在实际运用中较多采用的是吸附法，吸附法因其材料便宜易得、成本低、去除效果好而一直受到人们的青睐，也被认为是一种很有前途的重金属废水处理方法。

吸附剂种类繁多，随着科技的发展，单一性质的吸附剂已经不能满足日益发展的吸附法处理重金属废水的需求，将两种或多种材料的功能复合，性能互补和改进优化，如何开发出一种具有对特定污染物具有识别功能的高选择性能的复合型吸附剂，一直受到人们的关注。

金属离子印迹技术是在分子印迹基础上发展来的。分子印迹技术(MolecularImprinting Technique，MIT)也叫分子模板技术，是指以某一特定的目标分子(或离子)为模板分子，将结构上具有互补性的功能单体通过相互作用(共价、非共价键等)与模板分子结合，加入交联剂进行聚合反应，反应完成后将模板分子洗脱出来，形成一种具有固定空穴大小和形状，及有确定排列功能团的刚性聚合物，并能高选择性地识别模板分子的过程，该技术主要应用于化学传感器，天然抗体模拟，药物分离释放，色谱固定相等方面。利用该方法的原理，制备具有离子选择吸附功能的材料，选择性的吸附或回收重金属离子，并以此提高吸附剂的吸附容量，具有重要的实际应用价值。

壳聚糖是一种生物高分子吸附材料，化学名称为聚(β-1-4)-2-氨基-2-脱氧-β-葡聚糖，具有良好的生物相容性，对人体和生物无毒，可生物降解，是一种典型的环境友好材料，由于分子中有大量游离的氨基和羟基，可以和许多种金属生成稳定的螯合物，近年来被广泛用于重金属离子的吸附，资源十分丰富。但将其用作吸附剂机械强度低，在酸性溶液中容易膨胀、流失，对金属离子的吸附无选择性。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可以提高壳聚糖吸附剂在废水处理应用中的机械强度和选择性吸附能力，解决其从废水中固液分离困难的问题，制备具有磁性同时对印迹金属离子具有高选择吸附性能，能实现在废水中对Cr(VI)或Zn(II)的去除和分离回收的磁粉重金属离子印迹壳聚糖复合吸附剂的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)按照每10mL重量比浓度为2％的乙酸溶液加壳聚糖粉末1.6～3.0g的比例将壳聚糖粉末加入到乙酸溶液中，搅拌待完全溶解后，与体积浓度为1000mg/L的Cr(VI)或Zn(II)溶液混和，Cr(VI)或Zn(II)的加入量以金属离子与以氨基计算的壳聚糖的量之比来计量分别取为n(Cr⁶⁺)∶n(-NH₂)＝0.2-0.6或n(Zn²⁺)∶n(-NH₂)＝0.2-0.6，用NaAc-HAc缓冲溶液调节体系的pH＝6，在恒温振荡器中25℃下恒温振荡8.0小时，然后用蒸馏水反复洗涤，抽滤，用乙醇、乙醚洗涤，直至滤液中用Na₂S检测不到Cr(VI)或Zn(II)为止；

(2)在步骤(1)的基础上加入纳米Fe₃O₄磁粉和交联剂溶液，纳米Fe₃O₄磁粉量为0.1～0.5g，恒温水浴为25～40℃，恒温水浴下均匀搅拌进行交联反应，用稀HCl溶液中和pH至6.5-7.5，加入30mL三聚磷酸钠溶液，在25℃固化；

(3)将固化后的吸附剂用20～50mL、浓度为0.1moL/L的EDTA溶液在摇床中震荡解吸1.0小时，用水进行洗涤直至无Cr(VI)或Zn(II)检出为止，然后用0.1moL/L的NaOH溶液浸泡再生1.0小时；