α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖、制備方法及其在含鎘廢水處理領域中的應用的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖，包括四氧化三鐵、殼聚糖和α-酮戊二酸，飽和磁化值為20～25emu/g，四氧化三鐵和殼聚糖制備得到磁性殼聚糖，改性的磁性殼聚糖呈網狀結構，紅外光譜圖上出現了Fe-O鍵等官能團峰值，表現出團聚現象，制備方法是將含有殼聚糖的乙酸溶液加入到四氧化三鐵懸浮液中，加入三聚磷酸鈉溶液，反應，分離得磁性殼聚糖；然后將α-酮戊二酸加入到含有磁性殼聚糖的乙酸緩沖液中，加入硼氫化鈉溶液，分離得到α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖，其理化性能穩定、磁性強，在處理含鎘離子廢水中，處理效率高，可重復利用，回收方便。
【專利說明】α -酮戊二酸改性的磁性殼聚糖、制備方法及其在含鎘廢水處理領域中的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種a_酮戊二酸改性殼聚糖，具體是涉及一種α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖、制備方法和在含鎘廢水處理領域中的應用。
【背景技術】
[0002]重金屬離子具有很大危害，比如鎘離子廣泛存在于皮革制造、電鍍、印刷、冶金等工業廢水中，具有很高的毒性、致癌性以及水溶性，同時它能夠通過食物鏈傳播，最終破壞人體的腎臟和骨骼。來自日本富山縣，震驚全人類的痛痛病就是由口服含鎘的水導致的，因此，去除水體中的鎘離子在國內外引起了廣泛的關注。
[0003]在眾多重金屬離子特別是鎘離子的去除方法中，吸附法由于其操作簡單方便、吸附劑種類多、吸附成本低廉、處理效率高以及容易再生等特點，引起了人們的興趣和關注。殼聚糖是一種自帶氨基和羥基的天然有機物，能夠與重金屬離子發生螯合作用，在重金屬處理方面具有顯著優勢，但是由于殼聚糖本身自帶的氨基極易形成四級胺正離子，有弱堿性陰離子交換作用，在酸性溶液中容易溶解，穩定性差，因此對其進行改性，能夠更高效的應用于重金屬離子特別是鎘離子的處理中。
[0004]α-酮戊二酸改性殼聚糖對金屬離子的吸附性能，《東南大學學報(自然科學版)》，2001年I月第31卷第I期，公開了一種α _酮戊二酸改性殼聚糖的制備方法，步驟是，殼聚糖用蒸餾水溶脹后，加入α -酮戊二酸，室溫下攪拌，得到透明的粘性溶液，用0.lmol/1氫氧化鈉溶液調PH至4?5，攪拌，緩慢加入硼氫化鈉溶液，硼氫化鈉與α -酮戊二酸的摩爾比為1.8，稀鹽酸調pH至6?7，反應24小時，將混合物緩慢倒入95%乙醇中，α -酮戊二酸改性殼聚糖析出，減壓抽濾，濾出物依次用50ml無水乙醇、無水乙醚洗滌，轉入索氏提取器用乙醇連續萃取，紅外干燥，得白色粉末狀固體，采用電導滴定法測得取代度為0.53。其對銅離子、鋅離子和鈷離子的吸附容量分別245.89mg/g(pH=7)、177.63mg/g(pH=7)、65.17mg/g (pH=5)，但上述方法達到平衡需時較長，吸附速率較慢。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術存在的技術問題，提供一種理化性能穩定、磁性強、使用范圍廣的的α -酮戊二酸改性的磁性殼聚糖，同時還提供了一種工藝簡單、實用性強的的α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖的制備方法，以及一種α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖在含鎘廢水處理領域中的應用，該應用方法具有吸附容量大、吸附效率高且吸附劑可回收利用等優點。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:
[0007]—種α -酮戍二酸改性的磁性殼聚糖，包括四氧化三鐵、殼聚糖和α -酮戍二酸，飽和磁化值為20?25emu/g，其中四氧化三鐵和殼聚糖制備得到磁性殼聚糖，四氧化三鐵和殼聚糖的重量比為1: (1.5?2.5)，α-酮戊二酸和磁性殼聚糖的重量比為I?4:1，改性的磁性殼聚糖呈網狀結構，紅外光譜圖上出現了 Fe-O鍵，α -酮戊二酸的C-H伸縮振動和羰基官能團峰值，表現出團聚現象。
[0008]作為一個總的發明構思，本發明還提供一種α -酮戊二酸改性的磁性殼聚糖的制備方法，包括以下步驟:
[0009]將含有殼聚糖的乙酸溶液加入到四氧化三鐵懸浮液中，混合，攪拌狀態下加入三聚磷酸鈉溶液進行共縮聚反應，三聚磷酸鈉的化學式為Na5P3Oltl，分離得磁性殼聚糖；然后將α -酮戊二酸加入到含有磁性殼聚糖的乙酸緩沖液中，加入硼氫化鈉溶液，分離得到α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖。其反應路線如下:
[0010]
【權利要求】
1.一種α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖，其特征是，包括四氧化三鐵、殼聚糖和α-酮戊二酸，飽和磁化值為20?25emu/g，其中四氧化三鐵和殼聚糖制備得到磁性殼聚糖，四氧化三鐵和殼聚糖的重量比為1: 1.5?2.5，α -酮戊二酸和磁性殼聚糖的重量比為I?4:1，改性的磁性殼聚糖呈網狀結構，紅外光譜圖上出現了 Fe-O鍵，α -酮戊二酸的C-H伸縮振動和羰基官能團峰值，表現出團聚現象。
2.一種如權利要求1所述的α -酮戊二酸改性的磁性殼聚糖的制備方法，其特征是，將含有殼聚糖的乙酸溶液加入到四氧化三鐵懸浮液中，混合，攪拌狀態下加入三聚磷酸鈉溶液進行共縮聚反應，分離得磁性殼聚糖；然后將α-酮戊二酸加入到含有磁性殼聚糖的乙酸緩沖液中，加入硼氫化鈉溶液，分離得到α -酮戊二酸改性的磁性殼聚糖。
3.根據權利要求2所述的α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖的制備方法，其特征是，含有殼聚糖的乙酸溶液中殼聚糖質量濃度為I?2%，三聚磷酸鈉溶液的質量濃度為I?2%。
4.根據權利要求2所述的α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖的制備方法，其特征是，分離方法是加入磁鐵或外部磁場吸附被分離的磁性殼聚糖或α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖。
5.根據權利要求2所述的α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖的制備方法，其特征是，含有磁性殼聚糖的乙酸緩沖液中磁性殼聚糖質量濃度為4?6g/L，硼氫化鈉與α -酮戊二酸的摩爾比為1.5?2.5:1。
6.根據權利要求2所述的α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖的制備方法，其特征是，含有殼聚糖的乙酸溶液中的乙酸和三聚磷酸鈉的重量比為1:0.3?0.5。
7.—種如權利要求1所述的α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖在處理含鎘重金屬離子廢水中的應用。
8.根據權利要求7所述的應用，其特征是，步驟是，將α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖加入到含鎘離子廢水中，混合均勻，分離，得到吸附了鎘離子的α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖。
9.根據權利要求8所述的應用，其特征是，還包括回收α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖的步驟，所述步驟是，將吸附了鎘離子的α-酮戊二酸改性的磁性殼聚糖加入到無機堿溶液中，震蕩，分離，清洗，得到α -酮戊二酸改性的磁性殼聚糖。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征是，所述無機堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，濃度為0.01?0.03mol/L，吸附了鎘離子的α -酮戊二酸改性的磁性殼聚糖的添加量為 0.5 ?1.5g/L。
【文檔編號】B01J20/24GK103611503SQ201310610539
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】楊貴德, 湯琳, 雷曉霞, 曾光明, 蔡葉, 章毅, 周耀渝, 湯晶 申請人:湖南大學