[发明专利]一种壳聚糖复合改性吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护领域，涉及一种土壤重金属修复技术，尤其涉及一种壳聚糖复合改性吸附剂及其制备方法。

背景技术

目前，重金属污染的水体的常见处理技术可以分为膜分离技术、氧化还原沉淀技术、微生物技术、电化学技术、离子交换树脂技术、吸附技术等。这些技术方法都有其各自的应用特点。膜分离技术在处理污水过程中会遇到如膜缩放、污染和阻碍等问题；氧化还原沉淀方法投资小，设备简单，处理量较大，但需要其他分离技术的支持以处理产生的大量的污泥避免造成二次污染；微生物技术在处理重金属废水方面具有效率高，成本低，二次污染少等优点，但是微生物普遍存在培养周期长，受环境条件影响大等问题，目前该方法仍停留在实验室研究阶段；电化学技术能耗大，处理量少，投资成本高，而且电解液及产生的污泥也会造成二次污染；离子分离技术需要较高成本的树脂；吸附法设备简单，占地面积小，对水量及污染物负荷的变动具有较强的适应性，处理率高，不易造成二次污染，但是处理量较少，选择性差。通常情况下，对于低浓度的重金属污染废水可选用吸附法、离子交换树脂法和膜分离法等方法；而对于较高浓度的重金属污染废水，则可选用氧化还原沉淀技术和电化学技术，其中，电化学技术比较适用于废水量较少的情形。

与其他技术比较，吸附技术是处理重金属污染废水更为理想的的工业技术，因为吸附技术更具有操作简单、经济高效、环境友好等优点。所谓的吸附技术就是利用高比表面积的吸附材料的疏松结构进行物理吸附或者其特殊功能基团对重金属离子进行螯合等化学吸附的一种技术方法。对于吸附技术而言，最关键的是吸附剂的选择，传统的的吸附剂如活性炭和沸石都存在吸附容量偏低、吸附重金属后再生成本高等缺点。因此，继续探寻吸附性好、更为经济的吸附重金属离子的吸附材料是近几年来的热门研究方向，壳聚糖及其衍生物吸附剂便是其中之一。

而土壤重金属污染是指由于人类生产活动而导致土壤中重金属含量严重超标，并造成土壤生态环境恶化的现象。由于重金属不能被降解，易在土壤中累积，通过食物链转移到动物或人体内，引发生物体重金属慢性中毒现象，严重威胁生态安全。

近年来，土壤重金属污染日益引起人们的关注，修复重金属污染土壤及其治理技术成为国际上的难点和热点研究课题。文献报道的土壤重金属污染的常见治理方法包括物理化学修复法、农业化学调控法、垃圾堆肥技术、微生物和动物修复法、土壤稳定/固化修复技术等。物理化学修复技术对于小面积的土壤治理效果较好，但是由于费用较高，而且会导致二次污染而难以大面积推广应用；农业化学调控技术成本过高、产生二次污染，而且破坏土壤理化性质；而生物修复技术的局限性在于其修复速度慢、而且受环境条件限制，修复质量难以保证；微生物和动物修复技术和土壤稳定/固化修复技术则目前仍处于起步阶段或实验室研究阶段，还不能大力推广。

但是土壤重金属修复容易造成二次污染，废弃物处理不当对环境的污染更为严重。

发明内容

本发明解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种避免重金属二次污染的方法，本发明提供了一种一种壳聚糖复合改性吸附剂及其制备方法。

技术方案：一种壳聚糖复合改性吸附剂，由以下组分按重量份数配比组成：壳聚糖22～45份、活性炭12～35份、天然沸石11～35份、膨润土8～23份、聚乙烯醇8～23份、聚乙烯9～21份、氧化钇6～19份、磁铁矿9～22份、戊二醛11～23份、马来酸酐8～20份、氢氧化钠12～28份。

优选的，所述壳聚糖复合改性吸附剂由以下组分按重量份数配比组成：壳聚糖38份、活性炭29份、天然沸石28份、膨润土18份、聚乙烯醇16份、聚乙烯15份、氧化钇14份、磁铁矿16份、戊二醛16份、马来酸酐14份、氢氧化钠23份。

一种壳聚糖复合改性吸附剂的制备方法，包含以下步骤：

(1)吸附剂基体制备：将活性炭、天然沸石和膨润土混合后，粉碎研磨，至粒径为80～150目，置于烘箱中80～100℃处理60～85分钟；

(2)第一次改性：将壳聚糖加入吸附剂基体中，置于坩埚中加热，边加热边滴加5～22％的硫酸溶液，呈糊状后停止加热；

(3)第二次改性：将聚乙烯醇、聚乙烯、氧化钇和磁铁矿加入经第一次改性后的吸附剂基体中，混合均匀后，25～30℃反应1～3.5小时，坩埚继续加热，至水分完全挥发停止加热；

(4)交联反应：向第二次改性后的吸附剂基体中加入12～25％氢氧化钠溶液中，混合均匀后，加入戊二醛和马来酸酐，4～8℃反应30～80分钟；