[发明专利]一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法，其特征在于，首先，将脱脂棉和葡聚糖溶解于1‑乙基‑3‑甲基咪唑硫氰酸盐，制备得到磁性多孔棉复合微球；然后，采用γ－氨丙基三甲氧基硅烷将磁性多孔棉复合微球表面氨基化，得到氨基化磁性多孔棉复合微球；最后，在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，乙醇：68~74%，二巯基丙醇：10~16%，搅拌溶解，氨基化磁性多孔棉复合微球：12~18%，各组分之和为百分之百，于50±2℃恒温、搅拌、回流反应3h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球。该吸附剂对砷、汞具有很高的吸附容量，既成本低又绿色环保，机械强度高，可反复使用10次以上，吸附剂容易分离。

技术领域

本发明涉及一种生物磁性吸附剂的制备方法，特别涉及一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法及对砷、汞吸附分离的应用技术，属于材料领域。

背景技术

随着工业的迅速发展，汞污染，是指由汞或含汞化合物所引起的环境污染。汞(Hg)是环境中毒性最强的重金属元素之一，各种汞化合物的毒性差别很大。无机汞中的升汞是剧毒物质；有机汞中的苯基汞分解较快，毒性不大，而甲基汞进入人体很容易被吸收，不易降解，排泄很慢，特别是容易在脑中积累，毒性最大。人类活动造成水体汞污染，主要来自氯碱、塑料、电池、电子等工业排放的废水以及废旧医疗器械。汞在工业上应用很广，造成的污染较严重,对人类健康影响很大,故对含汞废水必须进行净化处理,符合规定方可排放。

砷污染是指由砷或其化合物所引起的环境污染。砷和含砷金属的开采、冶炼，用砷或砷化合物作原料的玻璃、颜料、原药、纸张的生产以及煤的燃烧等过程，都可产生含砷废水、废气和废渣，对环境造成污染。大气含砷污染除岩石风化、火山爆发等自然原因外，主要来自工业生产及含砷农药的使用、煤的燃烧。含砷废水、农药及烟尘都会污染土壤。砷在土壤中累积并由此进入农作物组织中。砷和砷化物一般可通过水、大气和食物等途径进入人体，造成危害。元素砷的毒性极低，砷化物均有毒性，三价砷化合物比其他砷化合物毒性更强。很多方法可以除砷、汞，例如化学沉积法、离子交换法、吸附法、膜工程法、电化学法、絮凝法及石灰法，其中，吸附法因为吸附剂的多样性，可实现高效、低成本而被广泛应用。理想的除砷、汞吸附剂应该是既高效，又廉价。纤维素是世界上最丰富的可再生资源，不仅廉价，还富含羟基，可以通过多种化学反应（例如酯化、醚化、接枝）来改性，若能在纤维素纤维表面修饰巯基，巯基砷、汞离子结合，从而去除水体中的砷、汞。

吸附剂利用其丰富的结构、比表面积加之通过表面各种活性基团与吸附质的相互作用，从液相中萃取出污染物，从而达到水质净化的作用。其中，吸附法与其他工艺相比优势在于能够处理生物法难以处理的金属离子。但与此同时，吸附法也存在许多不足之处，其中吸附剂的固液分离困难一直是阻碍吸附技术进步的一大问题，因而近年来许多学者致力于研究磁性吸附剂并应用于水体中污染物质的去除。研究可知，在外加磁场的帮助下，磁性吸附剂能够快速实现固液分离，并同时拥有高速的传质速率和良好的接触效率，因而可在很大程度上可以解决传统吸附法所面临的问题。

棉花是世界上最主要的农作物之一，产量大、生产成本低，使棉制品价格比较低廉。棉花的主副产品都有较高的利用价值，正如前人所说“棉花全身都是宝”。它既是最重要的纤维作物，又是重要的油料作物，也是含高蛋白的粮食作物，还是纺织、精细化工原料和重要的战略物资。因此，必须努力使棉花增产，搞好综合利用，增产增值，以增加棉农收入和满足国民经济发展多方面的需要。这种天然高分子材料应用制作吸附具有天然、绿色、可生物降解、机械强度大、抗腐蚀能力强等特点。

本申请将天然高分子的棉花纤维采用1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐溶解后，加入葡聚糖增加多孔，加入纳米铁酸钴进行磁化，得到磁性复合微球，在采用二巯基丙醇改性对砷、汞进行吸附分离，使其即具有磁性吸附剂的特性，又具有天然高分子特性，同时还具有特殊活性基团的选择性。

发明内容