[发明专利]一种高效吸附重金属的磁性β环糊精裂解材料

说明书

本发明公开了一种高效吸附重金属的磁性β环糊精裂解材料，以β环糊精为材料，将β环糊精与六水合三氯化铁融合，在温度为300‑700℃范围内，特定温度条件下，采用通氮气热解法制备磁性β环糊精裂解材料。本发明提供了一种对Cu²⁺有着高效吸附性的高温磁性β环糊精裂解材料，此材料涉及重金属吸附与回收再利用方面。通过实验发现高温磁性β环糊精裂解材料对Cu²⁺的吸附行为符合准二级动力学方程，其等温吸附曲线符合Langmuir方程。磁性β环糊精裂解材料作为一种重金属吸附剂，吸附能力强，且因为磁性的添加使得此吸附剂能够在进行水体重金属Cu²⁺吸附后，在施加外部磁力作用下，更容易的从水体中分离出来，达到重金属回收再利用的目的。

技术领域

本发明涉及环境修复技术领域，尤其涉及一种高效吸附重金属的磁性β环糊精裂解材料。

背景技术

现有的去除重金属的方法包括化学沉淀、离子交换、吸附、膜过滤、混凝絮凝、浮选和电化学等。吸附法高效、经济、无二次污染的特性，使其成为了最具发展潜力的重金属治理方法之一。吸附法作为一种去除重金属的方法，具有便捷经济等特点，且吸附法应用已久。最早的文献可以追溯到1773年，Scheele通过木炭和黏土成功进行了吸收气体的吸附实验。目前关于吸附的研究有许多，但是吸附剂应用于吸附废水中的重金属存在一个明显的缺点，即难以将吸附剂与废水中重金属分离开来。因此提出使用磁性吸附剂来进行重金属吸附，从而强化对吸附剂与废水中重金属的有效分离。磁性吸附剂是一种新型的吸附剂，是在已有的吸附剂基础上镶嵌入铁这类有磁性的金属氧化物，以达到在施加外部磁力作用下，使吸附剂与废水分离，最终达到重金属回收利用的效果。

β环糊精是一种由七个葡萄糖单元分子通过1，4-糖苷键结合成的锥形圆环状低聚糖，内含一个无极性腔，腔外有初级羟基，腔内有次级羟基，外缘亲水内部疏水，其疏水空腔中可与多种有机和无机化合物形成包合物，因而在农药、仿酶、化妆用品、香料等方面的应用十分广泛。同时，β环糊精也可以通过羟基与金属发生反应，所以在重金属去除方面也有一定贡献。但直接采用β环糊精进行重金属吸附，吸附速度慢、最大吸附量低，这些缺点使其应用受到一定的限制。并且与普通吸附剂相同，在进行水体重金属吸附后不能很容易的将其与水体进行分离，导致重金属治理不彻底。因此，近年来使用磁性吸附材料进行重金属的吸附已经成为研究热点。β环糊精作为一种淀粉衍生物，是一种无毒、无污染的高分子聚合物。将其通过一系列步骤制备成为具有磁性的吸附剂，对重金属污染治理有着重要的学术意义，将这种磁性吸附剂应用于水体重金属治理也有着广阔的前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的水体修复过程中对重金属吸附率低以及成本高等缺点，导致重金属处理成本居高不下，而提出的一种高效吸附重金属的磁性β环糊精裂解材料。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提出的一种高效吸附重金属的磁性β环糊精裂解材料，以β环糊精为材料，将β环糊精与六水合三氯化铁融合，在温度为 300-700℃的条件下采用通氮气热解法制备磁性β环糊精裂解材料。

优选的，所述磁性β环糊精裂解材料的具体制备过程为：

S1、取10gFeCl₃·6H₂O溶于50mL去离子水中，充分搅拌并使用超声波助融直至FeCl₃·6H₂O完全溶解，得到FeCl₃溶液；

S2、将50gβ环糊精溶解于FeCl₃溶液中，振荡24小时，然后将溶液置于干燥箱中，温度80℃烘干72小时，得到固体环糊精和FeCl₃混合物；

S3、将固态β环糊精FeCl₃混合物在流速为50mL/min持续氮气流下热解，冷却后得到磁性环糊精裂解材料。