[发明专利]一种高强度多胺颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高强度多胺颗粒及其制备方法和应用，属于吸附功能材料领域。本发明通过对木粉进行预处理，经过预处理的木粉可基于含氧基团嫁接氨基等重金属离子亲和位点。然后在传统壳聚糖微球的基础上添加多胺木粉，不仅增加了重金属螯合位点的含量而且大大提高了微球的机械强度。在中性和弱碱条件下，多胺壳聚糖木粉微球中的胺‑碳‑胺的链状单元可与废水中络合型重金属离子发生静电‑配位耦合增强吸附效应，较其他非络合型阴阳离子的吸附亲和力更高，选择性更强，去除率高、抗干扰能力优。并通过选取稀酸作为第一步洗脱剂，可保持络合剂吸附的状态下单方面解析回收重金属离子，显著提升了电镀络合型废水中重金属资源的循环利用价值。

技术领域

本发明涉及吸附功能材料领域，具体涉及一种高强度多胺颗粒及其制备方法和其对络合型重金属废水中重金属分离回收的应用。

背景技术

电镀是我国重要的基础产业，电镀过程中会使用大量的络合剂与待镀金属盐，产品洗刷和渡槽清洗过程会产生大量的络合型重金属废水。由于络合剂的存在，重金属难以采用沉淀法达标排放，重金属的存在会严重影响后续生化处理工艺的正常运行。目前此类废水的高效处理方法主要有氧化破络预处理耦合沉淀/吸附法、电解法、膜分离法和螯合剂法等，普遍具有运行成本高和重金属资源难以回收利用等应用瓶颈。相较而言，螯合吸附法工艺简单，绿色环保，可富集浓缩重金属。然而当前报道的吸附剂很难实现低成本、大容量、高强度三者兼具的优点。例如人工高分子制备和循环运行成本极高，生物质等天然基体的吸附剂大多呈现粉末或者易碎气凝胶/水凝胶状，远不能投入工程应用。且这些吸附剂在络合剂增多时绝大多数对重金属的吸附量均有显著下降，部分以多胺为功能基的吸附剂虽然可以协同去除重金属与络合剂，但其在净化络合型重金属后进行脱附回收时未能实现重金属与络合剂的高效分离。因而，回收的浓缩液中仍含有大量的络合剂，实质上增加了循环利用难度。

国家专利申请号202110666028.9提出了一种基于聚苯胺修饰的有机金属框架重金属吸附材料及其制备方法，虽然通过聚苯胺改性有机金属框架为重金属提供吸附位点，但是吸附剂呈现粉末状，回收困难，难以实现工程应用。Li等(Journal ofColloid andInterface Science，2021，594，141-149)报道了乙二胺四乙酸酐改性壳聚糖气凝胶的制备方法并用于重金属离子的吸附去除，然而该气凝胶状的吸附剂在水溶液的冲刷下很快就会破碎，难以真正应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的第一技术问题在于提供一种高强度多胺颗粒；本发明所要解决的第二技术问题在于提供高强度多胺颗粒的制备方法；本发明所要解决的第三技术问题在于提供高强度多胺颗粒在对络合型重金属废水中重金属分离回收中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种高强度多胺颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将经预处理的木粉以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂在85℃下依次与环氧氯丙烷、多胺试剂反应2h，得到多胺木粉；

(2)将多胺试剂和环氧氯丙烷加入到壳聚糖溶液中，60℃充分搅拌均匀后，得到多胺壳聚糖混合溶液A；

(3)将步骤(1)所得的多胺木粉加入到步骤(2)的多胺壳聚糖混合溶液A中，50℃下搅拌均匀，得到悬乳液B；

(4)将悬乳液B逐滴加入到混合碱液C中生成凝胶颗粒，静置1h后，缓慢搅拌2h，过滤出一级凝胶颗粒；碱液C为碳酸钠、氢氧化钠、乙醇和水组成的混合溶液；

(5)将步骤(4)得到的一级凝胶颗粒加入到饱和碳酸钾溶液中，并加入环氧氯丙烷加热搅拌，过滤凝胶颗粒，洗至中性后进行冷冻干燥，得到高强度多胺颗粒。

进一步的，步骤(1)中，经预处理的木粉为按照10g/L的木粉投加到2M NaOH溶液中，85℃搅拌反应2h，得到的木粉。

木粉为市场上常见的各类木粉。