[发明专利]一种1,6-己二胺改性的壳聚糖基磁性吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种1,6-己二胺改性的壳聚糖基磁性吸附剂，还涉及其制备方法。

背景技术

当今水污染形势日趋严峻，特别是水源中微量的有机污染物，由于其成分复杂、难降解、易积累、有毒性，给水污染的治理以及饮用水净化带来巨大挑战。通常对于水污染采用吸附的方法来治理，即在污染水源中加入吸附剂吸附污染物，由于吸附的方法属于物理方法，避免了二次污染，是一种绿色的水处理方法。传统的吸附剂有活性炭、合成树脂等。然而，活性炭具有非选择性吸附、利用热和化学方法再生成本高等缺点，而合成树脂也具有资源有限、制备成本高、工艺复杂和亲水性能低等缺点，因此限制了其在水处理领域的应用。

近年来，国际先进的水处理剂正趋于高效能、无公害、多功能、复合化的绿色产业方向发展。壳聚糖是一种能有效吸附靶向污染物、具有较高的吸附速率和吸附容量的吸附剂。同时，作为一种天然生物高分子材料，壳聚糖能直接被生物降解，且降解产物无毒性，并且壳聚糖易再生，价格低廉，适用对象范围宽。其开发符合国际先进水处理剂的发展趋势。然而，粉末状的壳聚糖与溶液分离困难，并且由于其良好的亲水性，在溶液中易于溶胀结块产生堵塞现象；此外，壳聚糖在弱酸性溶液中易流失。

因此，针对以上缺陷，常对壳聚糖进行一定的物理和化学改性。然而，现有改性方法由于交联剂和壳聚糖分子中的氨基作用，会消耗大量壳聚糖本身含有的氨基，降低了改性后壳聚糖的活性吸附官能团的含量，严重影响改性后壳聚糖的吸附性能，降低了吸附容量。因此，迫切需要研发一种新的针对壳聚糖的改性方法，以推动其在水处理中的应用。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种吸附容量高的1,6-己二胺改性的壳聚糖基磁性吸附剂。

本发明的第二目的是提供1,6-己二胺改性的壳聚糖基磁性吸附剂的制备方法。

技术方案：本发明提供的1,6-己二胺改性的壳聚糖基磁性吸附剂，其结构式为：

本发明还提供了该1,6-己二胺改性的壳聚糖基磁性吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）壳聚糖基磁性吸附剂（MCP）的制备：壳聚糖和Fe₃O₄在乙酸水溶液中超声分散，恒温条件下依次加入液体石蜡、司班80、乙酸乙酯、戊二醛水溶液，调pH至7-9，保温反应，纯化后即得壳聚糖基磁性吸附剂；

（2）活化的壳聚糖基磁性吸附剂（活化的MCP）的制备：壳聚糖基磁性吸附剂在NaOH水溶液和二甲亚砜的混合溶液中与环氧氯丙烷活化反应，纯化后即得活化的壳聚糖基磁性吸附剂；

（3）1,6-己二胺改性的壳聚糖基磁性吸附剂（A-MCP）的制备：活化的壳聚糖基磁性吸附剂与1,6-己二胺反应，纯化后即得1,6-己二胺改性的壳聚糖基磁性吸附剂。

该制备方法直接将干粉状的Fe₃O₄粒子与壳聚糖在乙酸水溶液中通过超声分散取得了良好的分散效果，无需对Fe₃O₄粒子进行表面改性，使得制备过程简易快捷，同时充分利用了Fe₃O₄粒子表面亲水和壳聚糖良好的亲水性能，使得MCP的核-壳结构很容易形成。

为了使制备得到的吸附剂颗粒氨基含量高、磁分离特性好、大小均匀、分散性能好，本发明优化了制备条件：

步骤（1）中，所述乙酸水溶液中乙酸的体积分数为1-3%；

壳聚糖与乙酸水溶液的质量比为(1-4)：100，优选2.5：100，壳聚糖与Fe₃O₄的质量比为(0.5-3):1，优选2:1；

超声时间为20-40min，优选30min；通过超声分散取得了良好的分散效果，使制备得到的颗粒均匀；

液体石蜡与乙酸水溶液的体积比为(1-1.5):1，优选1.25:1；司盘80与壳聚糖的质量比为(0.5-1):1，优选0.6:1；乙酸乙酯与乙酸水溶液的体积比为(0.2-0.5):1，优选0.25:1；戊二醛水溶液的浓度为20-30%，优选25%；戊二醛溶液与壳聚糖的用量比为2-6mL：1g，优选4mL：1g；

反应温度为40-60℃，优选50℃；反应时间为2-8h，优选5h；

MCP制备全程中还需要搅拌，搅拌速度为300-700r/min，优选500r/min；全程采用统一转速，减小了转速变化对微粒粒径分布均匀性的不利影响，使得反应条件更加稳定，制备得到的微粒粒径分布更加集中；