一種羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠的制備及其應用于吸附水中的甲基橙的制作方法
【專利摘要】本發明涉及羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠應用于吸附水中的甲基橙，包括以下步驟：制備羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠、對水中甲基橙的吸附。本發明的有益效果是：羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠的制備方法可操作性強，并且無二次污染，有良好的生物降解性，該復合材料對甲基橙的吸附速度快，效率較高。
【專利說明】
一種羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠的制備及其應用于吸附水中的甲基橙
技術領域
[0001]本發明涉及羧甲基纖維素/殼聚糖干凝膠的制備及應用于處理含甲基橙的污水，屬于廢水處理和材料合成領域。
技術背景
[0002]偶氮染料廢水是現今急需處理的廢水之一，因為其難以降解，毒性強，色度高，且在還原條件下會分解產生致癌性的芳香胺，對水生生物會產生直接的危害。甲基橙中含有偶氮基團，會使人引發過敏癥。并且該染料會在阻止水體中光的投射與氧氣的進入，從而阻止了水生植物的光合作用。此外，無論在熱量高、光作用以及一些化學物質作用下，甲基橙都非常穩定。
[0003]迄今為止，處理染料污水的方法有:物理吸附，化學沉淀，膜分離方法和離子交換法等。但是大部分的方法存在一些缺點，比如有的吸附劑價格比較昂貴，有的方法不能吸附完全，有時會造成二次污染。基于天然多糖的優點，例如廉價易獲得，生物降解性強，且天然多糖含有大量的極性官能團，如羧基，羥基和氨基等。因此，改性的天然多糖是一種有廣闊前景的吸附劑。
[0004]殼聚糖與纖維素是最普遍、來源最廣闊的天然多糖之一，其中的一些活性基團可以發生物理反應，使之改性成所需的吸附劑。殼聚糖溶于醋酸后，會使其質子化，從而使氨基帶正電；羧甲基纖維素鈉溶于水后會電離成聚羧酸根離子，兩者通過微弱的靜電吸引力結合，使形成的復合物呈現一種疏散的有微孔的特殊結構。在本研究中，將這種吸附劑應用于含甲基橙廢水中，制備方法簡單易操作，原料廉價，因此這是一種環境友好的綠色產品。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是在于生產一種羧甲基纖維素/殼聚糖干凝膠的制備以及對污水中甲基橙的吸附，且具有良好，快速的吸附效果。
[0006]本發明所述羧甲基纖維素/殼聚糖應用于吸附水中的甲基橙分子，包括以下步驟:
[0007]a、制備不同配比的羧甲基纖維素/殼聚糖干凝膠:稱取一定量的羧甲基纖維素鈉溶解于超純水中。然后稱取一定量的殼聚糖溶解于0.1M的醋酸溶液中，將其滴加入羧甲基纖維素鈉中，室溫下攪拌，得到凝膠化的羧甲基纖維素/殼聚糖復合物。冷凍干燥，得到不同質量配比的羧甲基纖維素/殼聚糖干凝膠(1: 1、1:2和2:1)。
[0008]b、對甲基橙的吸附:配制一定濃度的甲基橙溶液，移取等量的甲基橙溶液置于三個燒杯中，將步驟a中制得的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠吸附水中的甲基橙，同時使用紫外可見分光光度計檢測吸附后甲基橙溶液的特征吸收峰強度，當甲基橙的特征吸收峰強度保持不變時，即羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠吸附甲基橙達到平衡。
[0009]進一步，步驟a中羧甲基纖維素鈉的濃度為2?6mg/mL。
[0010]進一步，步驟a中殼聚糖的濃度為2?6mg/mL。[ΟΟ?? ] 進一步，步驟a中滴加攪拌時間為30min。
[0012]進一步，步驟b中甲基橙的濃度為5mM。
[0013]進一步，步驟b中甲基橙的特征吸收峰為465nm。
[0014]本發明的有益效果是:羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠的制備方法可操作性強，并且無二次污染，有良好的生物降解性，該復合材料對甲基橙的吸附速度快，效率較高。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0016]圖1為實施例一中制備的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠(1:1)的場發射掃描電鏡圖。
[0017]圖2為實施例二中制備的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠(1:2)的場發射掃描電鏡圖。
[0018]圖3為實施例三中制備的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠(2:1)的場發射掃描電鏡圖。
[0019]圖4為甲基橙的標準曲線。
[0020]圖5分別為實施例二中羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠(1:2)吸附時間對甲基橙平衡吸附量的影響。
[0021]圖6為對比例一、三中質量配比為1:1的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠和質量配比為2:1的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠以及實施例二中的質量配比為1:2的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠對水中甲基橙平衡吸附量的柱狀圖;a:質量配比為1:1的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠，b:質量配比為1:2的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠，c:質量配比為2:1的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠。
【具體實施方式】
[0022]現在結合具體實施例對本發明做進一步說明，以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。
[0023]在本發明詳細敘述和實施例子中所示的甲基橙的平衡吸附量是按下述方法測定的:qe = V (Co - Ce) /W，式中，Co為甲基橙溶液的初始濃度(mg/L)，Ce為吸附后甲基橙溶液的濃度(mg/L)，qe為平衡吸附量(mg/g)，V為甲基橙溶液的體積(L)，胃為吸附劑投加量(g)。實施例一:
[0024]制備1:1的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠包括以下步驟:
[0025]稱取Ig羧甲基纖維素鈉溶解在500mL的超純水中；稱取Ig殼聚糖溶解于500mL、0.1M的醋酸溶液中，向殼聚糖溶液中逐滴加入羧甲基纖維素鈉溶液，滴加在30min內完成，然后將其離心分離，析出的白色固體，用0.1M的醋酸與超純水各清洗三次，得到羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠。從附圖1中可看出，得到的質量配比為1:1的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠的形貌平整且大塊呈現團聚狀。
[0026]實施例二:
[0027]稱取Ig羧甲基纖維素鈉溶解在500mL的超純水中；稱取2g殼聚糖溶解于500mL、0.1M的醋酸溶液中，向殼聚糖溶液中逐滴加入羧甲基纖維素鈉溶液，滴加在30min內完成，然后將其離心分離，析出的白色固體，用0.1M的醋酸與超純水各清洗三次，得到羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠。從附圖2中可看出，得到的質量配比為1: 2的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠呈現蓬松多孔的結構。
[0028]實施例三:
[0029]稱取2g羧甲基纖維素鈉溶解在500mL的超純水中；稱取Ig殼聚糖溶解于500mL、
0.1M的醋酸溶液中，向殼聚糖溶液中逐滴加入羧甲基纖維素鈉溶液，滴加在30min內完成，然后將其離心分離，析出的白色固體，用0.1M的醋酸與超純水各清洗三次，得到羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠。從附圖3中可看出，得到的質量配比為2:1的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠形貌平整，大塊呈現團聚狀且含有少量的小孔。
[0030]實施例四:
[0031 ] 將甲基橙溶液稀釋成不同濃度(1011^凡、911^凡、811^凡、711^凡、611^凡、511^凡、411^/L、3mg/L、2mg/L和lmg/L)，并在465nm處測定其吸光強度，以吸光強度y對濃度x作圖(附圖4)，繪制標準曲線求得回歸方程。回歸方程的相關系數顯示，在所測定的濃度范圍內，甲基橙溶液的濃度與吸光強度之間有良好的線性關系。因此，可以用紫外分光光度計測定吸附后甲基橙溶液的吸光強度，然后把吸光強度代入標準曲線方程計算出吸附后的甲基橙的濃度。
[0032]實施例五:
[0033]稱取0.05g實施例二制得的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠分別加到10mL10mg/L的甲基澄溶液中，在20°C、100rpmTKB5min、10min、15min、20min、25min、30min、60min、90min、120min和150min后，在1000rpm條件下離心15min，取上層清液，在465nm處記錄其紫外吸收強度并計算其平衡吸附量。如附圖5所示，在吸附開始的30min內，羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠對甲基橙的吸附量達到平衡，平衡吸附量分別為15.7mg/g。
[0034]對比例一:
[0035]考察質量配比為1:1的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠對甲基橙的平衡吸附量。
[0036]稱取0.05g實施例一制得的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠分別加到10mL10mg/L的甲基橙溶液中，在20°C、10rpm下吸附30min后，在1000rpm條件下離心15min，取上層清液，在465nm處記錄其紫外吸收強度并計算其平衡吸附量。如附圖6a所示，羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠對甲基橙的平衡吸附量為9.lmg/g。
[0037]對比例二:
[0038]考察質量配比為2:1的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠對甲基橙的平衡吸附量。
[0039]稱取0.05g實施例三制得的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠分別加到10mL10mg/L的甲基橙溶液中，在20°C、10rpm下吸附30min后，在1000rpm條件下離心15min，取上層清液，在465nm處記錄其紫外吸收強度并計算其平衡吸附量。如附圖6c所示，羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠對甲基橙的平衡吸附量為6.6mg/g。
【主權項】
1.一種羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠的制備及其應用于吸附水中的甲基橙，步驟如下: a、制備羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠:將羧甲基纖維素鈉粉末溶解于超純水中。將殼聚糖粉末溶解于0.1M醋酸溶液中，將其逐滴滴加入到羧甲基纖維素鈉溶液中并攪拌，滴加在30min中內完成，然后將其離心分離，析出的白色固體，用0.1M的醋酸與超純水各清洗三次，冷凍干燥并研磨，得到不同配比的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠。 b、對水中甲基橙的吸附:配制一定濃度的甲基橙溶液，移取10mL甲基橙溶液置于燒杯中，將步驟a中制得的羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠吸附水中的甲基橙，再使用紫外可見光光度計測量吸附后甲基橙溶液的特征峰強度，當其保持不變時，即為羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠吸附甲基橙達到平衡。2.根據權利要求1所述一種羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠的制備及其應用于吸附水中的甲基橙，其特征是:所述步驟a中羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠中質量比例為1:1、1:2和2:1。羧甲基纖維素鈉濃度為2?6mg/L，殼聚糖的濃度為2?6mg/L。3.根據權利要求1所述一種羧甲基纖維素/殼聚糖復合干凝膠的制備及其應用于吸附水中的甲基橙，其特征是:所述步驟b中甲基橙溶液的濃度為O?20mg/L，甲基橙的特征吸收峰為465nm。
【文檔編號】B01J20/30GK106040183SQ201610345861
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】朱馨怡, 孔泳
【申請人】常州大學