[发明专利]一种改性海藻酸钠复合球及其制备方法和作为重金属离子捕捉剂的应用

说明书

本发明公开了一种改性海藻酸钠复合球及其制备方法和作为重金属离子捕捉剂的应用，属于重金属离子捕捉剂制备技术领域，采用酸性物质改性海藻酸钠，并将酸性物质改性后的海藻酸钠与氯化钙交联形成颗粒物，海藻酸钠来源广泛，价格低廉，制得的改性海藻酸钠复合球具有良好的吸附性能，对水中重金属离子具有良好的去除能力，克服了未改性海藻酸复合球对水中重金属离子去处能力低的缺点，增大了将该复合球应用于实际重金属离子废水处理的可能性。

技术领域

本发明属于重金属离子捕捉剂的领域，涉及一种改性海藻酸钠复合球及其制备方法和作为重金属离子捕捉剂的应用。

背景技术

在工业生产中，如制革、金属电镀、燃料和采矿行业排放大量的重金属离子 (如铅、镉、锌、铜、镍、锰和钴等)进入生态环境。由于重金属离子在生态环境中的持久性和长期累积性，其无法自行分解与转化，且在经过生物机体的进一步富集放大后，最终会通过食物链进入人体从而对公共人口健康造成严重威胁。其中，重金属铅、镍、锰、镉和钴被认为是有毒物质，虽然重金属锌和铜是机体生长发育的必需元素，但是过量的锌和铜仍然会对机体造成损害。

去除水中重金属离子的方法主要包括化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法、絮凝法以及反渗透技术等。其中，由于吸附法具有效率高、能耗低和操作简单等优点而被广泛采用。对于吸附法中的吸附剂而言，海藻酸钠由于在较温和的条件下，其结构单元上的Na⁺离子可与水溶液中的Ca²⁺或者Sr²⁺等二价阳离子发生离子交换反应，形成交联的网状结构，以此可制备获得海藻酸钠的复合球吸附剂。与传统粉末吸附剂相比，海藻酸钠复合球在吸附处理水中重金属离子方面具有不容易流失、容易与水分离和回收性能良好等优点。

但是，未经改性的海藻酸钠复合球吸附剂对水中重金属离子的去处能力低，达不到重金属离子废水处理的理想要求。因此，选择合适的改性剂对海藻酸钠进行改性，是目前国内外研究的热点问题之一。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种改性海藻酸钠复合球及其制备方法和作为重金属离子捕捉剂的应用，该改性海藻酸钠复合球吸附剂，用于去除水中重金属离子，克服了未改性海藻复合球吸附剂去处水中重金属离子能力低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种改性海藻酸钠复合球的制备方法，包括以下步骤：

1)在室温常压条件下，将海藻酸钠、酸性物质加入水中，充分搅拌均匀直至海藻酸钠溶解改性，获得透明的改性海藻酸钠溶液；

2)在室温常压条件下，配制CaCl₂溶液；

3)将改性海藻酸钠溶液逐滴加入至CaCl₂溶液中，滴加过程中形成海藻酸钠颗粒，静置10～15h后用水清洗，然后真空冷冻干燥，制得改性海藻酸钠复合球。

优选地，所述酸性物质为乙二酸或柠檬酸。

优选地，步骤1)中，海藻酸钠、酸性物质和水的用量比为(5～15)g：(3～6) g：(250～500)mL。

优选地，步骤1)中，充分搅拌均匀采用磁力搅拌器，磁力搅拌器温度调节为40～100℃，搅拌时间为6～12h。

优选地，步骤2)中，CaCl₂溶液是将无水氯化钙加入水中搅拌均匀制得，无水氯化钙和水的用量比为(5～20)g:(450～1500)mL。

优选地，步骤3)中，真空冷冻干燥在-60℃下进行。

本发明还公开了采用上述的制备方法制得的改性海藻酸钠复合球，该改性海藻酸钠复合球的粒径为2～6mm。

本发明还公开了上述的改性海藻酸钠复合球作为重金属离子捕捉剂的应用。