[发明专利]一种腐殖酸改性羟基磷灰石、壳聚糖复合纳米吸附剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合纳米吸附剂的制备方法，尤其是一种腐殖酸改性羟基磷灰石、壳聚糖复合纳米吸附剂的制备方法。

背景技术

随着人口的不断增长，工业化、全球化的推进，经济的快速发展，河流、湖泊等地表水受到了极大的污染。这其中重金属污染最为严重，又以铅、铬、铜最为典型。重金属的毒性大，易在生物体内富集，且不易被降解，对各类生物体造成严重威胁。为了保护地表水环境，保证生物体健康，采取有效方法降低水体中重金属的浓度迫在眉睫。

治理重金属的传统方法包括化学沉淀法、膜分离法、离子交换法、生物修复法，而这些方法在实际应用中都存在许多问题。吸附法是利用吸附剂的大量孔隙、巨大的比表面积以及表面上众多的官能团对水中吸附质进行吸附，从而降低水体中重金属浓度。由于吸附法见效快、二次污染小、可回收等优点而受到广泛关注。

纳米吸附剂与传统吸附剂相比，优势在于其粒子为纳米级。与传统吸附剂相比，纳米吸附剂的比表面积更大，能与污水中的重金属有较好的接触，且纳米吸附剂内部具有网络结构的通道，这就使纳米吸附剂的吸附量远高于传统吸附剂。

腐殖酸是自然界中广泛存在的大分子有机物，内部包含大量羟基、羧基等官能团，这些官能团与重金属离子有交换、吸附、络合、螯合等作用，增强了吸附剂的吸附能力。腐殖酸又具有价格低廉、无污染等良好特点。

壳聚糖是一种天然多糖，包含大量的氨基，对多种重金属离子有较大的吸附量。壳聚糖有许多优点，例如生物相容性、生物降解性，无毒。但是单一的壳聚糖吸附能力较弱，因此需要对它进行改性。羟基磷灰石是最重要的无机生物材料之一，它具有较大的比表面积、良好的生物学和机械性能，可用于制备吸附剂。将壳聚糖和羟基磷灰石复合，既提高了机械性能，又增强了吸附能力，有效的提高了在实际应用中的使用价值。但至今没有腐殖酸改性羟基磷灰石/壳聚糖复合纳米吸附剂的制备方法，也没有腐殖酸改性羟基磷灰石/壳聚糖复合纳米吸附剂去除水中重金属的研究报道。

目前，国内外研究学者已经尝试将羟基磷灰石与一些材料(如四氧化三铁、氧化石墨烯、改性沸石)进行复合，以弥补羟基磷灰石的缺点，获得不同功能的吸附剂，以满足实际需要。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种腐殖酸改性羟基磷灰石、壳聚糖复合纳米吸附剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种腐殖酸改性羟基磷灰石、壳聚糖复合纳米吸附剂的制备方法，其中包括壳聚糖、 Ca(NO₃)₂·4H₂O、(NH4)₂HPO₄和腐殖酸，其制备步骤如下；

步骤一，向壳聚糖内加入乙酸溶液，配置成1％～8％壳聚糖溶液、向 Ca(NO₃)₂·4H₂O、(NH4)₂HPO₄和腐殖酸中加入蒸馏水，分别配制成1.5mol/L ～2mol/L Ca(NO₃)₂溶液、0.8mol/L～1.5mol/L(NH4)₂HPO₄溶液和饱和的腐殖酸溶液；

步骤二，在5～40分钟内，将步骤一中的(NH4)₂HPO₄溶液，缓慢滴入步骤一中的壳聚糖溶液中，并快速搅拌0.5h～2h，得到(NH4)₂HPO₄与壳聚糖混合溶液；

步骤三，在10～45分钟内，将步骤一中的Ca(NO₃)₂溶液，缓慢滴入步骤二中的(NH4)₂HPO₄与壳聚糖混合溶液中，并快速搅拌0.5h～2h，得到 Ca(NO₃)₂、(NH4)₂HPO₄、壳聚糖混合溶液；

步骤四，在10～50分钟内，将步骤一中的饱和腐殖酸溶液，缓慢滴入步骤三中的Ca(NO₃)₂、(NH4)₂HPO₄、壳聚糖的混合溶液，并快速搅拌1～3h，得到腐殖酸、Ca(NO₃)₂、(NH4)₂HPO₄、壳聚糖混合溶液；