專利名稱：一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料及其制備方法，具體涉及利用交聯殼聚糖負載在羅布麻改性短纖維上制得的一種新型的材料，屬于水凈化處理領域。
背景技術：
釩是一種高熔點的稀有金屬，廣泛應用于冶金、化學、飛機和汽車制造業、國防工業及其它領域。釩也是人體必需的微量元素之一，但過量的釩對人體有毒害作用，其毒 性隨化合價的升高而增加。因此，分析、研究環境樣品中的釩，具有十分重要的意義。目前，用于去除天然水體中釩離子的方法主要有萃取法和離子交換法。溶劑萃取法的提釩效果較好，但萃取條件苛刻，操作不穩定且易形成二次污染離子交換提釩法在國外起步較早，通常先將釩轉化成水溶性含釩離子，然后根據不同物料采用不同的離子交換齊U，與離子交換樹脂發生吸附反應，釩被吸附于離子交換樹脂上，再經洗脫而使釩轉入洗脫液中。離子交換法作為富集釩的一種新工藝，其吸附效果好，很有發展前途，但在其材料的回收再利用方面有嚴重的不足。綜上所述，這兩種方法在材料不能回收再利用和產生二次污染方面有很大的缺陷。本發明是一種有效而經濟的復合吸附材料，本發明與上述兩種方法相比，具有材料再生利用率大、可循環使用、無二次污染等特點。實現了生活垃圾的綜合利用，保護了環境，拓寬了水吸附處理過程中復合材料的選擇范圍，實現廢棄物的資源化，具有良好的社會效益和經濟效益。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有的技術在材料再生利用和二次污染方面的不足，提供了一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料及其制備方法。本發明是一種新型的復合吸附材料，具有吸附效率高，操作簡單、成本低，回收利用率大，且可以再生，無二次污染等特點。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
1、原料篩選
交聯殼聚糖和羅布麻短纖維反應制備復合材料(I)骨架原料殼聚糖、環氧氯丙烷第二原料為氫氧化鈉。(2)第三原料為羅布麻纖維堿膨化改性成的羅布麻短纖維；
2、復合吸附材料制備
取交聯殼聚糖15 20g，與制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入5 IOml蒸餾水，在50 70°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復沖洗3 5次，即可制得交聯殼聚糖-羅布麻改性短纖維復合吸附材料。本發明的原理交聯殼聚糖是一種具有網狀結構的高分子聚合物，而其表面的氨基基團提供孤對電子對和釩離子通過化學吸附形成絡合物從而達到吸附的目的，而膨化改性的短纖維則為吸附反應提供了巨大的比表面積，所以此復合吸附材料吸附去除釩離子具有高效的吸附性能。本發明的應用方法取20mg/L的釩離子溶液50mL用氨水調節pH值為4. O后，轉入裝有50mg交聯殼聚糖-羅布麻改性短纖維復合吸附材料的具塞錐形瓶中，置搖床上振蕩2h，過濾，測得水中釩離子濃度小于300ug，本發明的去除率達到99. 9%。本發明的有益效果是
(1)交聯殼聚糖，是一種具有網狀結構的高分子聚合物，它在酸性及堿性溶液中均具有相當好的吸附性能；
(2)本發明充分利用了工業廢料，原料易得，價格便宜，制備方法簡單，用于水處理， 5 IOmin即可達到吸附平衡,吸附量大；
(3)本發明處理費用低廉，廢渣可經過酸化處理,材料可回收再利用。
具體實施例方式本發明的目的是通過以下技術方案實現的
1、稱取4 6g殼聚糖溶于250 300mLI %的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入4 6mL環氧氯丙燒,逐漸滴加30 40mL5%的氧氧化鈉,繼續反應12 15h,直至生成白色固體，抽濾后，用水洗至中性，再以少量丙酮沖洗。烘干、碾磨，篩分后備用；
2、將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理(8%owf果膠酶在常溫下處理3 4h)、一次堿煮(8g/L的氫氧化鈉溶液在80 90°C下處理O. 5 Ih)、二次堿煮(20g/L的氫氧化鈉溶液在80 90°C下處理l_2h)后水洗3 5次50 60°C烘干制得羅布麻纖維。再通過氧氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度<20_)進行堿膨化改性，最后通過洗滌、烘干得到改性羅布麻短纖維；
3、取交聯殼聚糖15 20g，與制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入5 IOml蒸餾水，在50 70°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復沖洗3 5次，即可制得交聯殼聚糖-羅布麻改性短纖維復合吸附材料。
實例 I
稱取6g殼聚糖溶于300mL I %的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入6mL環氧氯丙烷，逐漸滴加40mL5 %的氫氧化鈉，繼續反應15h，直至生成白色固體，抽濾后,用水洗至中性,再以少量丙酮沖洗。烘干、碾磨，篩分后備用。將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理(8% owf果膠酶在常溫下處理4h)、一次堿煮(8g/L的氫氧化鈉溶液在90°C下處理Ih)、二次堿煮(20g/L的氫氧化鈉溶液在90°C下處理2h)后水洗560°C烘干制得羅布麻纖維。再通過氫氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度<20_)進行堿膨化改性，最后通過洗滌、烘干得到改性羅布麻短纖維。取交聯殼聚糖20g，與制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入IOml蒸餾水，在70°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復沖洗5次，即可制得交聯殼聚糖-羅布麻改性短纖維復合吸附材料。實例2
稱取4g殼聚糖溶于250mLl%的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入4mL環氧氯丙烷，逐漸滴加30mL5%的氫氧化鈉，繼續反應12h，直至生成白色固體，抽濾后，用水洗至中性，再以少量丙酮沖洗。烘干、碾磨，篩分后備用。將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理(8% owf果膠酶在常溫下處理3h)、一次堿煮(8g/L的氫氧化鈉溶液在80 90°C下處理O. 5h)、二次堿煮(20g/L的氫氧化鈉溶液在80°C下處理Ih)后水洗3次50°C烘干制得羅布麻纖維。再通過氫氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度< 20_)進行堿膨化改性，最后通過洗滌、烘干得到改性羅布麻短纖維。取交聯殼聚糖15g，與制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入5ml蒸餾水，在50°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復沖洗3次，即可制得交聯殼聚糖-羅布麻改性短纖維復合吸附材料。實例 3
稱取5g殼聚糖溶于270mLl%的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入5mL環氧氯丙烷，逐漸滴加35mL5%的氫氧化鈉，繼續反應14h，直至生成白色固體，抽濾后，用水洗至中 性，再以少量丙酮沖洗。烘干、碾磨，篩分后備用。將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理(8% owf果膠酶在常溫下處理3. 5h)、一次堿煮(8g/L的氫氧化鈉溶液在85°C下處理Ih)、二次堿煮(20g/L的氫氧化鈉溶液在85°C下處理Ih)后水洗4次55°C烘干制得羅布麻纖維。再通過氫氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度<20_)進行堿膨化改性，最后通過洗滌、烘干得到改性羅布麻短纖維。取交聯殼聚糖17g，與制得的改性纖維混合放置于容器中，向其中加入8ml蒸餾水，在60°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復沖洗4次，即可制得交聯殼聚糖-羅布麻改性短纖維復合吸附材料。
權利要求
1.一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料，其特征在于該復合吸附材料以殼聚糖、環氧氯丙烷和氫氧化鈉原料為骨架反應制成交聯殼聚糖，再以堿膨化改性羅布麻短纖維為包合有機物。
2.根據權利要求I所述的一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料，其特征在于交聯殼聚糖的制備方法稱取4 6g殼聚糖溶于250 300mLl%的乙酸溶液中，劇烈攪拌下緩慢加入4 6mL環氧氯丙燒,逐漸滴加30 40mL5%的氫氧化鈉,繼續反應12 15h,直至生成白色固體，抽濾后，用水洗至中性，再以少量丙酮沖洗，烘干、碾磨，篩分后備用。
3.根據權利要求I所述的一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料，其特征在于羅布麻短纖維堿膨化改性的制備方法將羅布麻原麻皮通過果膠酶處理、一次堿煮、二次堿煮后水洗3 5次50 60°C烘干制得羅布麻纖維，再通過氫氧化鈉溶液對羅布麻纖維(長度(20mm)進行堿膨化改性，最后通過洗滌、洪干得到改性羅布嘛短纖維。
4.根據權利要求3所述的一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料，其特征在于所述的果膠酶處理是用8% owf果膠酶在常溫下處理3 4h。
5.根據權利要求3所述的一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料，其特征在于所述的一次堿煮是用8g/L的氫氧化鈉深液在80 90°C下處理O. 5 lh。
6.根據權利要求3所述的一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料，其特征在于所述的二次堿煮是用20g/L的氫氧化鈉溶液在80 90°C下處理I 2h。
7.根據權利要求I所述的一種去除天然水體中釩離子的復合吸附材料，其特征在于交聯殼聚糖和改性短纖維的復合方法取交聯殼聚糖15 20g，與權利要求3中制得的改性短纖維混合放置于容器中，向其中加入5 IOml蒸餾水，在50 70°C條件下恒溫加熱并攪拌，取出，用去離子水反復沖洗3 5次，即可制得交聯殼聚糖-羅布麻改性短纖維復合吸附材料。
全文摘要
本發明屬于環保行業水處理領域，具體涉及一種交聯殼聚糖負載在羅布麻改性短纖維上制得的新型的復合腫附材料來去除天然水體中的鋰離子的制備方法。本發明首先利用殼聚糖、環氧氯丙烷和氫氧化鈉制成交聯殼聚糖，然后通過對羅布麻纖維進行膨堿化改性制成改性羅布麻短纖維，然后通過混合攪拌將交聯殼聚糖和改性羅布麻短纖維進行復合，最后通過沉降、洗滌、過濾、離心、風干制成此復合吸附材料。本發明對釩離子具有高效的選擇吸附性能且可再生利用、操作簡單、無二次污染、廉價高效等特點。本發明工藝簡單，成本低，效率高，有利于環保，在水處理領域有較高的經濟和社會公益。
文檔編號C02F1/62GK102872821SQ20121032216
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者雷春生, 陳蓉蓉, 雷思宇 申請人:常州大學