专利名称：一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及利用交联壳聚糖负载在罗布麻改性短纤维上制得的一种新型的材料，属于水净化处理领域。
背景技术：
钒是一种高熔点的稀有金属，广泛应用于冶金、化学、飞机和汽车制造业、国防工业及其它领域。钒也是人体必需的微量元素之一，但过量的钒对人体有毒害作用，其毒 性随化合价的升高而增加。因此，分析、研究环境样品中的钒，具有十分重要的意义。目前，用于去除天然水体中钒离子的方法主要有萃取法和离子交换法。溶剂萃取法的提钒效果较好，但萃取条件苛刻，操作不稳定且易形成二次污染离子交换提钒法在国外起步较早，通常先将钒转化成水溶性含钒离子，然后根据不同物料采用不同的离子交换齐U，与离子交换树脂发生吸附反应，钒被吸附于离子交换树脂上，再经洗脱而使钒转入洗脱液中。离子交换法作为富集钒的一种新工艺，其吸附效果好，很有发展前途，但在其材料的回收再利用方面有严重的不足。综上所述，这两种方法在材料不能回收再利用和产生二次污染方面有很大的缺陷。本发明是一种有效而经济的复合吸附材料，本发明与上述两种方法相比，具有材料再生利用率大、可循环使用、无二次污染等特点。实现了生活垃圾的综合利用，保护了环境，拓宽了水吸附处理过程中复合材料的选择范围，实现废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的技术在材料再生利用和二次污染方面的不足，提供了一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料及其制备方法。本发明是一种新型的复合吸附材料，具有吸附效率高，操作简单、成本低，回收利用率大，且可以再生，无二次污染等特点。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
1、原料筛选
交联壳聚糖和罗布麻短纤维反应制备复合材料(I)骨架原料壳聚糖、环氧氯丙烷第二原料为氢氧化钠。(2)第三原料为罗布麻纤维碱膨化改性成的罗布麻短纤维；
2、复合吸附材料制备
取交联壳聚糖15 20g，与制得的改性短纤维混合放置于容器中，向其中加入5 IOml蒸馏水，在50 70°C条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗3 5次，即可制得交联壳聚糖-罗布麻改性短纤维复合吸附材料。本发明的原理交联壳聚糖是一种具有网状结构的高分子聚合物，而其表面的氨基基团提供孤对电子对和钒离子通过化学吸附形成络合物从而达到吸附的目的，而膨化改性的短纤维则为吸附反应提供了巨大的比表面积，所以此复合吸附材料吸附去除钒离子具有高效的吸附性能。本发明的应用方法取20mg/L的钒离子溶液50mL用氨水调节pH值为4. O后，转入装有50mg交联壳聚糖-罗布麻改性短纤维复合吸附材料的具塞锥形瓶中，置摇床上振荡2h，过滤，测得水中钒离子浓度小于300ug，本发明的去除率达到99. 9%。本发明的有益效果是
(1)交联壳聚糖，是一种具有网状结构的高分子聚合物，它在酸性及碱性溶液中均具有相当好的吸附性能；
(2)本发明充分利用了工业废料，原料易得，价格便宜，制备方法简单，用于水处理， 5 IOmin即可达到吸附平衡,吸附量大；
(3)本发明处理费用低廉，废渣可经过酸化处理,材料可回收再利用。
具体实施例方式本发明的目的是通过以下技术方案实现的
1、称取4 6g壳聚糖溶于250 300mLI %的乙酸溶液中，剧烈搅拌下缓慢加入4 6mL环氧氯丙烧,逐渐滴加30 40mL5%的氧氧化钠,继续反应12 15h,直至生成白色固体，抽滤后，用水洗至中性，再以少量丙酮冲洗。烘干、碾磨，筛分后备用；
2、将罗布麻原麻皮通过果胶酶处理(8%owf果胶酶在常温下处理3 4h)、一次碱煮(8g/L的氢氧化钠溶液在80 90°C下处理O. 5 Ih)、二次碱煮(20g/L的氢氧化钠溶液在80 90°C下处理l_2h)后水洗3 5次50 60°C烘干制得罗布麻纤维。再通过氧氧化钠溶液对罗布麻纤维(长度<20_)进行碱膨化改性，最后通过洗涤、烘干得到改性罗布麻短纤维；
3、取交联壳聚糖15 20g，与制得的改性短纤维混合放置于容器中，向其中加入5 IOml蒸馏水，在50 70°C条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗3 5次，即可制得交联壳聚糖-罗布麻改性短纤维复合吸附材料。
实例 I
称取6g壳聚糖溶于300mL I %的乙酸溶液中，剧烈搅拌下缓慢加入6mL环氧氯丙烷，逐渐滴加40mL5 %的氢氧化钠，继续反应15h，直至生成白色固体，抽滤后,用水洗至中性,再以少量丙酮冲洗。烘干、碾磨，筛分后备用。将罗布麻原麻皮通过果胶酶处理(8% owf果胶酶在常温下处理4h)、一次碱煮(8g/L的氢氧化钠溶液在90°C下处理Ih)、二次碱煮(20g/L的氢氧化钠溶液在90°C下处理2h)后水洗560°C烘干制得罗布麻纤维。再通过氢氧化钠溶液对罗布麻纤维(长度<20_)进行碱膨化改性，最后通过洗涤、烘干得到改性罗布麻短纤维。取交联壳聚糖20g，与制得的改性短纤维混合放置于容器中，向其中加入IOml蒸馏水，在70°C条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗5次，即可制得交联壳聚糖-罗布麻改性短纤维复合吸附材料。实例2
称取4g壳聚糖溶于250mLl%的乙酸溶液中，剧烈搅拌下缓慢加入4mL环氧氯丙烷，逐渐滴加30mL5%的氢氧化钠，继续反应12h，直至生成白色固体，抽滤后，用水洗至中性，再以少量丙酮冲洗。烘干、碾磨，筛分后备用。将罗布麻原麻皮通过果胶酶处理(8% owf果胶酶在常温下处理3h)、一次碱煮(8g/L的氢氧化钠溶液在80 90°C下处理O. 5h)、二次碱煮(20g/L的氢氧化钠溶液在80°C下处理Ih)后水洗3次50°C烘干制得罗布麻纤维。再通过氢氧化钠溶液对罗布麻纤维(长度< 20_)进行碱膨化改性，最后通过洗涤、烘干得到改性罗布麻短纤维。取交联壳聚糖15g，与制得的改性短纤维混合放置于容器中，向其中加入5ml蒸馏水，在50°C条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗3次，即可制得交联壳聚糖-罗布麻改性短纤维复合吸附材料。实例 3
称取5g壳聚糖溶于270mLl%的乙酸溶液中，剧烈搅拌下缓慢加入5mL环氧氯丙烷，逐渐滴加35mL5%的氢氧化钠，继续反应14h，直至生成白色固体，抽滤后，用水洗至中 性，再以少量丙酮冲洗。烘干、碾磨，筛分后备用。将罗布麻原麻皮通过果胶酶处理(8% owf果胶酶在常温下处理3. 5h)、一次碱煮(8g/L的氢氧化钠溶液在85°C下处理Ih)、二次碱煮(20g/L的氢氧化钠溶液在85°C下处理Ih)后水洗4次55°C烘干制得罗布麻纤维。再通过氢氧化钠溶液对罗布麻纤维(长度<20_)进行碱膨化改性，最后通过洗涤、烘干得到改性罗布麻短纤维。取交联壳聚糖17g，与制得的改性纤维混合放置于容器中，向其中加入8ml蒸馏水，在60°C条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗4次，即可制得交联壳聚糖-罗布麻改性短纤维复合吸附材料。
权利要求
1.一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料，其特征在于该复合吸附材料以壳聚糖、环氧氯丙烷和氢氧化钠原料为骨架反应制成交联壳聚糖，再以碱膨化改性罗布麻短纤维为包合有机物。
2.根据权利要求I所述的一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料，其特征在于交联壳聚糖的制备方法称取4 6g壳聚糖溶于250 300mLl%的乙酸溶液中，剧烈搅拌下缓慢加入4 6mL环氧氯丙烧,逐渐滴加30 40mL5%的氢氧化钠,继续反应12 15h,直至生成白色固体，抽滤后，用水洗至中性，再以少量丙酮冲洗，烘干、碾磨，筛分后备用。
3.根据权利要求I所述的一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料，其特征在于罗布麻短纤维碱膨化改性的制备方法将罗布麻原麻皮通过果胶酶处理、一次碱煮、二次碱煮后水洗3 5次50 60°C烘干制得罗布麻纤维，再通过氢氧化钠溶液对罗布麻纤维(长度(20mm)进行碱膨化改性，最后通过洗涤、洪干得到改性罗布嘛短纤维。
4.根据权利要求3所述的一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料，其特征在于所述的果胶酶处理是用8% owf果胶酶在常温下处理3 4h。
5.根据权利要求3所述的一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料，其特征在于所述的一次碱煮是用8g/L的氢氧化钠深液在80 90°C下处理O. 5 lh。
6.根据权利要求3所述的一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料，其特征在于所述的二次碱煮是用20g/L的氢氧化钠溶液在80 90°C下处理I 2h。
7.根据权利要求I所述的一种去除天然水体中钒离子的复合吸附材料，其特征在于交联壳聚糖和改性短纤维的复合方法取交联壳聚糖15 20g，与权利要求3中制得的改性短纤维混合放置于容器中，向其中加入5 IOml蒸馏水，在50 70°C条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗3 5次，即可制得交联壳聚糖-罗布麻改性短纤维复合吸附材料。
全文摘要
本发明属于环保行业水处理领域，具体涉及一种交联壳聚糖负载在罗布麻改性短纤维上制得的新型的复合肿附材料来去除天然水体中的锂离子的制备方法。本发明首先利用壳聚糖、环氧氯丙烷和氢氧化钠制成交联壳聚糖，然后通过对罗布麻纤维进行膨碱化改性制成改性罗布麻短纤维，然后通过混合搅拌将交联壳聚糖和改性罗布麻短纤维进行复合，最后通过沉降、洗涤、过滤、离心、风干制成此复合吸附材料。本发明对钒离子具有高效的选择吸附性能且可再生利用、操作简单、无二次污染、廉价高效等特点。本发明工艺简单，成本低，效率高，有利于环保，在水处理领域有较高的经济和社会公益。
文档编号C02F1/62GK102872821SQ20121032216
公开日2013年1月16日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者雷春生, 陈蓉蓉, 雷思宇 申请人:常州大学