[发明专利]一种热塑性葡甘聚糖氟离子吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及以葡甘聚糖为原料制备吸附材料，特别涉及一种氟离子吸附材料及其制备方法，属于含葡甘聚糖的组合物，是天然葡甘聚糖的改性及新产品开发技术领域。

背景技术

氟元素是人体维持正常生理活动不可缺少的微量元素之一，适量的氟元素（饮用水中氟含量应小于1.0mg/L，GB5479-2006）对人体牙齿和骨骼的钙化，减少龋齿病的发生。然而，过量摄入氟元素（氟含量高于1.5mg/L）则会导致骨质疏松症，关节炎，骨脆，癌症，不孕不育，脑损伤，老年痴呆症，甲状腺疾病等各种疾病。世界卫生组织(WHO)对于饮用水中F^-浓度设置了一个范围，即在0.5-mg/L之间。世界上很多地方都有氟中毒的现象，非洲大部分、中国、中东、南亚、美国等地区的地下水的氟浓度超标。因此，出去饮用水中的氟离子已然成为当务之急。目前除去饮用水中的氟离子方法有：离子交换法、沉淀法、膜渗透法、化学方法以及吸附法。吸附法因其成本低廉、设计简单、操作方便等优点而被广泛应用。目前国内外用于除氟的吸附材料主要有活性氧化铝、羟磷灰石、骨炭等，但对氟的吸附容量较低，一般只有5~20 mg/g。本发明选用热塑性葡甘聚糖与致孔剂进行共混，造粒成型，具有一定的形状和良好的机械强度且耐水洗。再经酸解、活化、交联负载金属离子得到热塑性葡甘聚糖氟离子吸附材料。对氟的最大吸附量为36.2 mg/g。

发明内容

本发明的目的是提供一种以天然葡甘聚糖为原料，生产一种环境友好的热塑性葡甘聚糖氟离子吸附材料的方法，为可再生资源葡甘聚糖的大规模开发利用和含氟废水的处理提供技术服务。

本发明的技术方案是：一种热塑性葡甘聚糖氟离子吸附材料，它的各组分重量份配比为：热塑性葡甘聚糖20～100份，增塑剂1～20份，致孔剂3～7份，硝酸盐5～10份。

一种制备热塑性葡甘聚糖氟离子吸附材料的方法，依次包括3个步骤：

第一步，配料：按重量比配比取热塑性葡甘聚糖20～100份，增塑剂1～20份，致孔剂3～7份，在高速混合机中搅拌混匀5～20 min。将混合均匀的共混物在温度30～60℃干燥8～12小时；

第二步，共混造粒：将干燥好的共混料在双螺杆挤出机中于120～200℃熔融共混5～10min，在110～150℃、0.1～1MPa下挤出、造粒成3～4 mm的小圆柱体；

第三步，活化交联：将造粒后的颗粒用10%～36%的硝酸酸化0.5～24小时，pH10的氢氧化钠碱液中和，过滤清洗，在pH10～12的氢氧化钠碱液中活化0.5～24小时，36%的硝酸酸液中和，与硝酸盐5～10份交联反应0.5～24小时，过滤清洗，即得葡甘聚糖基氟离子吸附材料。

本发明所述的热塑性葡甘聚糖，是按重量份配比将纯化葡甘聚糖100份，溶胀于pH10的50%的乙醇水溶液500份中，控温50℃进行脱乙酰基10小时，过滤、洗涤至中性，在50℃干燥12小时，再溶胀于500份水中，控温50℃，加入过硫酸钾2份、引发剂5份和丙烯酸甲酯100份，接枝共聚反应4小时，过滤清洗，在50℃下干燥12小时，即得到热塑性葡甘聚糖；所述的增塑剂为聚乙二醇，邻苯二甲酸二丁酯，已二酸二丁酯中的一种或两种以上的任意组合；所述的致孔剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾中的一种或两种以上的任意组合；所述的硝酸盐为硝酸铝、硝酸镧、硝酸锆中的一种或两种以上的任意组合。

按重量比配比取热塑性葡甘聚糖20～100份，增塑剂1～20份，致孔剂3～7份，在高速混合机中搅拌混匀5～20 min。将混合均匀的共混物在温度30～60℃干燥8～12小时；将干燥好的共混料在双螺杆挤出机中于120～200℃熔融共混5～10min，在110～150℃、0.1～1MPa下挤出、造粒成3～4 mm的小圆柱体。将造粒后的颗粒用10%～36%的硝酸酸化0.5～24小时，pH10的氢氧化钠碱液中和，过滤清洗，在pH10～12的氢氧化钠碱液中活化0.5～24小时，36%的硝酸酸液中和，与硝酸盐5～10份交联反应0.5～24小时，过滤清洗，即得葡甘聚糖基氟离子吸附材料。

本发明方法相对简单，产品对氟的最大吸附量可达36.2 mg/g。经试用完全能达到发明目的。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明，其中所述的原料份数除了特殊说明外，均为重量份数。