[发明专利]一种有机无机复合材料吸附剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机无机复合材料吸附剂的制备方法，具体是利用壳聚糖、沸石及阳离子表面活性剂作为原材料制备一种有机无机复合材料吸附剂，以及这种复合材料吸附剂在去除水中腐殖酸和刚果红等有机污染物上的应用，属于水质的净化和有机污染物治理技术领域。

背景技术

随着社会经济的快速发展，水体中出现了大量的污染物质，例如腐殖酸等天然性有机物和染料等人工合成有机物，这些污染物的存在使地表水体受到不同程度的污染，而水体的污染则严重威胁了水生生物的生存安全和人类的饮用水安全。为提高人类的饮用水质量和保护环境，必须采取有效的方法降低水中腐殖酸等天然性有机物的浓度和废水中染料等有机污染物的浓度。传统去除水体中有机污染物的方法主要有膜滤法、絮凝法、高级氧化法、生物法等，然而在实际应用过程中都存在着一些问题；而吸附法依靠吸附剂上密集的孔结构、巨大的比表面积，或通过表面各种活性基团与吸附质间所形成的各种化学键，可以有选择性地富集有机物，进而达到去除水中有机污染物的目的，因此吸附法去除水中难降解有机物引起了广泛关注。沸石是一种具有良好阳离子交换能力和吸附能力的硅铝酸盐矿物，常用作阳离子吸附剂，价格低廉。但是通常情况下沸石对阴离子和有机物的吸附能力较差。根据以往有关研究结果表明，采用阳离子表面活性剂对沸石进行改性可以改善沸石对阴离子和有机物吸附能力。壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的一类天然高分子化合物。以往的研究表明壳聚糖是一种可以有效去除水中的重金属离子和染料的优良生物吸附剂。尽管目前已经有关于利用阳离子表面活性剂改性沸石去除水中有机污染物以及利用壳聚糖去除水中有机污染物方面的报道，但是至今没有关于采用壳聚糖、沸石和阳离子表面活性剂等物质作为原材料制备有机无机复合材料的报道，也没有关于该有机无机复合材料吸附去除水中有机污染物的研究报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机无机复合材料吸附剂的制备方法，以及这种复合材料吸附剂在去除水中腐殖酸和刚果红等有机污染物上的应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种有机无机复合材料吸附剂的制备方法，具体步骤为：

1)材料制备：沸石经清洗、烘干、冷却后，进行破碎、研磨、过筛处理；用酸性溶液溶解制成浓度为0.5％-10％的壳聚糖溶液；用蒸馏水配制5mmol/L-100mmol/L的阳离子表面活性剂；

2)壳聚糖负载沸石的制备：将步骤1)的沸石置于盛有蒸馏水的反应器内，搅拌使沸石处于悬浮状态；取步骤1)的壳聚糖溶液与悬浮态沸石充分混合；再向反应液中滴加氢氧化钠溶液，直至反应液出现明显絮状物体后继续搅拌5-60min；然后离心分离，用蒸馏水反复冲洗固体，直至上清液的pH接近于7.0为止，再将固体烘干后，研磨过200目筛后备用，所得固体记为壳聚糖负载沸石；

3)阳离子表面活性剂改性壳聚糖负载沸石的制备：将阳离子表面活性剂与壳聚糖负载沸石混合，即为改性体系；再将该反应体系置于恒温水浴振荡器中进行反应，即可获得阳离子表面活性剂改性壳聚糖负载沸石吸附剂。

步骤1)中，处理后的沸石粒径为20目-600目。

步骤1)中，所述的酸性溶液为盐酸、硫酸和醋酸中的一种，其质量百分比浓度为0.5％-10％；阳离子表面活性剂为卤化烷基吡啶或季铵盐类阳离子表面活性剂，为卤化烷基吡啶类或季铵盐类阳离子表面活性剂时，其中，卤素为溴或氯，烷基碳原子为12-18个。

步骤2)中，所述的蒸馏水和沸石按照1-100mL/g的比例进行混合；壳聚糖溶液与沸石的液固比为1-100mL/g；所述的氢氧化钠溶液浓度为1.0-5.0mol/L；搅拌时间为5min-60min；烘干温度为60-150℃。

步骤3)中，恒温水浴振荡器的反应温度15-80℃，振荡速度为50-500rpm，振荡时间为1h-96h。

确定阳离子表面活性剂的负载量：取改性体系溶液进行离心分离，离心分离的速度为500rpm-5000rpm，离心时间为5min-60min，取上清液采用紫外可见分光光度法或总有机碳分析法，分析清液中阳离子表面活性剂的浓度，定量分析壳聚糖负载沸石(壳聚糖/沸石)上阳离子表面活性剂的负载量。