磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法及其应用
【专利摘要】本发明涉及磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法及其应用，它能除去工业废水和生活污水中的磷，有利于净化环境。该方法的制备步骤是：第一步，制备磁性纳米壳聚糖；第二步，制备磁性壳聚糖/累托石纳米材料。同现有技术相比，通过本发明提供的制备方法制得磁性壳聚糖/累托石纳米材料，具有比表面积大，对磷的吸附作用较强，且吸附速率快、吸附率高的优点，同时该制备方法无污染、操作简单可行。
【专利说明】
磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法及其应用
技术领域
[0001]本发明属于环境纳米新功能材料技术领域，具体涉及磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法及其应用。【背景技术】
[0002]磷元素作为生物圈中一种重要的营养元素，对植物的生长起到了重要作用。然而如果水中的磷含量过高的话，水体中的藻类植物就会过量繁殖，导致水体富营养化，水体恶化。因此，除磷对于解决水体富营养化有重要意义。常用的废水除磷方法有化学法、生物法、 吸附法等。而由于吸附法较为快速，且无二期污染问题，易操作等优点，使其被广泛应用。
[0003]累托石属于云母?蒙托石规则型层间矿物，其具有较大的比表面积、较强的表面活性和吸附性能、较高的阳离子交换性能、以及廉价易得等优点。作为新型矿物吸附材料被广泛应用。壳聚糖含有大量的氨基、羟基等基团，在酸性溶液中会形成阳离子聚电解质，显示出良好的絮凝性能，并能吸附脱除水溶性有机污染物。但吸附污染物的壳聚糖同时会吸收溶剂成为溶胀的胶体，难以有效快速地与吸附体系分离，从而限制其应用。由于累托石层间阳离子水解，其吸附性受到限制，并且吸附物质之后分离效果不佳，限制了累托石在水处理中的应用。而在壳聚糖中引入磁性物质，利用简便的磁过程与吸附体系分离。因而，利用累托石和壳聚糖本身的特性，并对其进行复合改性研究，能更好的发挥两者更多功能性的作用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:为了除去磷，净化环境，提供磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法及其应用。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]第一步，制备磁性纳米壳聚糖；第二步，制备磁性壳聚糖/累托石纳米材料。
[0007]所述方法进一步包括:
[0008](1)用酸溶液配制壳聚糖溶液A ;将NH4Fe (S04) 2和(NH4) 2Fe (S04) 2溶解于水中，配制成溶液B ;将溶液B在搅拌下加至溶液A中反应，得到橙色絮状胶体，过滤、水洗后放置在氨气中继续反应，产物依次经水和乙醇洗涤，干燥后得到磁性纳米壳聚糖；
[0009](2)将累托石分散在水中形成1?28/ml的悬浮液，溶胀15?36h ;加热至70? 80°C，搅拌的同时将磁性纳米壳聚糖到悬浮液中反应1?2d后，保持70?80°C和搅拌状态，冷冻干燥即得磁性壳聚糖/累托石纳米材料。
[0010]所述步骤⑴中的酸溶液中酸的质量百分比浓度为〇.1%?20%.
[0011]所述步骤(1)中的壳聚糖的质量百分比浓度为〇.1 %?15%。
[0012]所述步骤(1)中的酸为醋酸。
[0013]所述步骤(1)中的 NH4Fe (S04) 2 和(NH4) 2Fe (S04) 2 的浓度均为 0? 01 ?5mol/L。
[0014]所述步骤(1)中的 NH4Fe (S04) 2 与(NH4) 2Fe (S04) 2 的摩尔比为 1: (0? 1 ?20)。
[0015]所述步骤(2)中的累托石为未改性的天然钙基累托石。
[0016]—种磁性壳聚糖/累托石纳米材料在处理含磷废水中的应用。
[0017]先用体积为l〇〇ml的锥形瓶作为反应器，加入按权利要求1中制备的磁性壳聚糖 /累托石纳米材料〇.3g ;然后取质量浓度为5mg/L的KH2P04溶液50ml，用NaOH溶液调节体系的pH为6,然后将溶液倒入上述锥形瓶中，将锥形瓶放入全温摇床中振荡吸附45min，摇床内温度设为25°C，转速设为180r/min ;最后取锥形瓶上层清液，测磷含量，计算磷的去除率。
[0018]同现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0019](1)本发明提供的方法具有无污染、可操作性强的优点；
[0020](2)本方法所制得的磁性壳聚糖/累托石纳米材料，比表面积大，对磷的吸附作用较强，且吸附速率快、吸附率高。【具体实施方式】
[0021]本发明实施方式主要提供磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法及其应用，为便于很好的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于此。
[0022]实施例1
[0023](1)采用2wt %醋酸溶液准确配制3wt %壳聚糖溶液。将0? lmol/ LNH4Fe (S04)2 ? 12H20 和 0? 05mol/L(NH4)2Fe (S04)2 ? 12H20 按比例溶解于水中，取 10ml 在搅拌的情况下滴加入上述壳聚糖溶液中。60min后得到均一稳定的橙色絮状胶体。在室温下， 将装有絮状物的小烧杯放在玻璃皿上，把25wt%浓氨水溶液倒入玻璃皿中，橙色絮状物在氨气气氛中反应〇.lh后得咖啡色。产物用蒸馏水和无水乙醇进行洗涤，真空干燥24h，从而得到磁性纳米壳聚糖；
[0024](2)将0.2g天然钙基累托石制成lg/ml的水悬浮液，溶胀18h后，边搅拌边加热至 80°C，然后将0.05g磁性纳米壳聚糖加到累托石水悬浮液中，反应2d后，冷冻干燥即得磁性壳聚糖/累托石纳米材料。
[0025]实施例2
[0026]磁性壳聚糖/累托石纳米材料对磷的吸附去除实验:
[0027]以100ml锥形瓶为反应器，加入0.3g实例1中制备的磁性壳聚糖/累托石纳米材料；取50ml初始浓度为5mg/L的KH2P04溶液，用NaOH溶液调节其初始pH为6,加入锥形瓶中，再将锥形瓶放入全温摇床中振荡吸附45min，温度设为25°C，转速设为180r/min ;用磁铁将磁性壳聚糖/累托石纳米材料分离收集，取上层液，测定磷含量为1.87mg/L，得磷的去除率为70%。
[0028]同现有技术相比，通过本发明提供的制备方法制得磁性壳聚糖/累托石纳米材料，具有比表面积大，对磷的吸附作用较强，且吸附速率快、吸附率高的优点，同时该制备方法无污染、操作简单可行。
【主权项】
1.磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法，其特征在于:该方法的制备步骤是:第一 步，制备磁性纳米壳聚糖；第二步，制备磁性壳聚糖/累托石纳米材料。2.根据权利要求1所述的磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法，其特征在于:第 一步，制备磁性纳米壳聚糖包括以下步骤:⑴用酸溶液配制壳聚糖溶液A ;将NH4Fe (S04) 2和(NH4) 2Fe (S04) 2溶解于水中，配制成 溶液B ;(2)将溶液B在搅拌下加至溶液A中反应，得到橙色絮状胶体，过滤、水洗后放置在氨气 中继续反应，产物依次经水和乙醇洗涤，干燥后得到磁性纳米壳聚糖。3.根据权利要求1所述的磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法，其特征在于:第 二步，磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备包括以下步骤:(1)将累托石分散在水中形成1?28/ml的悬浮液，溶胀15?36h ;⑵加热至70?80°C，搅拌的同时将磁性纳米壳聚糖到悬浮液中反应1?2d后，保持 70?80°C和搅拌状态，冷冻干燥即得磁性壳聚糖/累托石纳米材料。4.根据权利要求2所述的磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法，其特征在于: 所述酸溶液中酸的质量百分比浓度为〇.1 %?20% ;所述壳聚糖的质量百分比浓度为 0.1 %?15% ;所述酸为醋酸。5.根据权利要求2所述的磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法，其特征在 于:所述 NH4Fe (S04) 2 和(NH4) 2Fe (S04) 2 的浓度均为 0? 01 ?5mol/L ;所述 NH4Fe (S04) 2 与 (NH4) 2Fe (S04) 2 的摩尔比为 1: (〇? 1 ?20)。6.根据权利要求3所述的磁性壳聚糖/累托石纳米材料的制备方法，其特征在于:所 述累托石为未改性的天然钙基累托石。7.磁性壳聚糖/累托石纳米材料的应用，其特征在于:先用体积为100ml的锥形瓶作 为反应器，加入按权利要求1中制备的磁性壳聚糖/累托石纳米材料0.3g ;然后取质量浓 度为5mg/L的KH2P04溶液50ml，用NaOH溶液调节体系的pH为6,然后将溶液倒入上述锥 形瓶中，将锥形瓶放入全温摇床中振荡吸附45min，摇床内温度设为25°C，转速设为180r/ min ;最后取锥形瓶上层清液，测磷含量；测得磷含量为1.87mg/L，磷去除率为70%。
【文档编号】B01J20/28GK106064067SQ201410571738
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2014年10月23日 公开号201410571738.3, CN 106064067 A, CN 106064067A, CN 201410571738, CN-A-106064067, CN106064067 A, CN106064067A, CN201410571738, CN201410571738.3
【发明人】苗兴
【申请人】西安以锵电子科技有限责任公司