[发明专利]一种吸附废水中重金属离子和染料的吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附废水中重金属离子和染料的吸附剂，尤其是对比重较大的金属离子和难以处理的印染废水，经各种途径进入水体而造成的污染进行吸附，能同时高效去除印染废水中的重金属离子和染料的吸附剂。

背景技术

重金属和染料废水的治理都是环保行业关注的焦点。重金属不能被生物降解，在水中易富集，造成水体污染，最终危害人体健康。同时，我国印染工业多为小批量生产，大部分是间歇操作，废水为间断性排放，因而水质水量变化范围很大，且废水组分复杂、浓度高、色度深。除去水中的重金属离子的方法很多，传统的处理方法是采用化学沉淀法、薄膜过滤、离子交换法、蒸发回收法、吸附法和电解法等，但这些方法都存在一定的缺陷。化学沉淀法对试剂的消耗量大、易产生二次污染；蒸发回收法能耗太大；离子交换法和活性炭吸附法虽然效果较好，但成本太高。而传统的吸附剂对印染废水的处理，具有投资小、方法简便、成本低的特点，适合中小型印染厂废水的处理，主要是活性碳，活性碳只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能，但是不能去除水中的胶体疏水性染料，并且再生费用高，使活性碳的应用受到限制。纵观国内外水处理药剂的生产发展过程，发展趋势已由低分子到高分子、单一型到复合型、单功能到多功能。

竹炭是近年来炭材料研究领域中的一个热点，具有发达的微观孔道，机械强度较高，吸附性能良好，可以用作吸附剂、除臭剂、调湿剂、土壤改良剂、果蔬保鲜材料、卫生保健品、抗辐射与电磁屏蔽材料及工业用半导体材料等，是一种新型的机能性环保材料。但竹炭灰分中的盐类易溶出，不能作为鱼类饲养水和活鱼水的水质净化滤材，而且易碎，冲洗后再使用困难等缺点。壳聚糖是带正电荷的天然生物大分子，易成膜、无毒无害、耐腐蚀、易生物降解、抗菌性能优良，不会造成二次污染且资源丰富，含有大量的羟基和氨基，可以通过氢键、共价键或配位键与印染有机分子、鞣酸分子、金属离子等牢固结合将其从溶液中去除，具有优良的吸附性能。本发明以海藻酸钠作为交联剂，通过孔结构的重整和孔表面化学修饰改变竹炭的物理化学性能，并以可再生廉价资源竹炭为基体负载壳聚糖，将壳聚糖的优良吸附性、易成膜性与竹炭的多孔性、吸附性相结合，开发一种环保型竹炭-壳聚糖(BC/CTS)高效复合吸附剂，该吸附剂克服了活性炭影响水的色度、吸附选择性大、再生过程复杂、性脆、影响水的浊度、不易回收等缺点。吸附剂孔容明显增大，比表面积远远大于壳聚糖颗粒，大大提高了其对重金属离子和染料的吸附能力。

发明内容

本发明专利的目的之一是提供一种吸附废水中重金属离子和染料的吸附剂。利用资源丰富的竹炭为载体，以壳聚糖为改性材料，添加海藻酸钠作为交联剂，制备(BC/CTS)复合吸附剂。

本发明专利的目的之二是提供一种上述吸附剂的制备方法。

为了实现上述发明专利目的之一，本发明专利所采用的技术方案是：以竹炭骨架为载体，将壳聚糖负载在其表面，制备得BC/CTS复合材料。壳聚糖具有良好的生物相容性、无毒性、无刺激性，其分子链上含有大量的伯氨基，-NH₂基团在酸性条件下发生离子化，成为带正电的NH₃⁺，为天然的聚阳离子化合物，海藻酸钠分子链上含有大量的羧基，为天然的聚阴离子化合物，在酸性条件下，壳聚糖和海藻酸钠可以通过正、负电荷吸引形成聚电解质复合膜。

为了实现上述发明专利目的之二，本发明所述吸附剂的制备方法包括以下步骤：

1、将竹炭用去离子水煮沸多次清洗，过滤，105-110℃左右下烘干，过筛，继续烘干至恒重，置于干燥器中备用；

2、配制一定浓度的海藻酸钠水溶液，静置脱泡。边搅拌边加入竹炭和一定质量配比的壳聚糖，调成糊状后加入一定体积的醋酸，快速搅拌，使竹炭、壳聚糖和海藻酸钠均匀结合反应，根据需要将混合物转移至不同的器皿中，60℃烘箱中烘干，水洗浸渍至中性后，于60℃烘箱中继续烘干，粉碎，过筛，得到不同粒径的BC/CTS复合产物；

3、将不同粒径的BC/CTS复合产物与FeSO₄按照1∶1配比，使其构成良好的絮凝物，提高硫化染料的吸附效果。

具体实施方式

1、竹炭的预处理：将竹炭用去离子水煮沸多次以去除粉尘和竹炭表面的残留物，过滤，105～110℃左右下烘干，过筛，继续烘干至恒重，得到产物A；

2、竹炭/海藻酸钠混合物的制备：将产物A(60目)置于烘箱中105～110℃烘干至恒重。竹炭与海藻酸钠按质量比为3∶1进行混合后，于80～100℃的水浴中恒温放置14小时，得到竹炭/海藻酸钠混合物B；