一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球及其制备方法与流程

文档序号:15084529发布日期:2018-08-04 11:21阅读:299来源:国知局

本发明涉及核废物中放射性废物处理及环境保护技术领域,尤其涉及一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球及其制备方法。



背景技术:

核能的利用不可避免的产生放射性废水,放射性废水的处理一直是各国研究的热点和难题,是核能利用必须妥善解决的重要问题。放射性元素铯作为放射源,其放射性半衰期长达30.28年。铯具有溶解度高和流动性强的特点,使其可以很容易地存在于陆生与水生生物体内。此外,铯离子可通过水和食物链进入并且累积在人体内,并富集在人体肌肉组织中,很难被消除。

到目前为止,为了去除水体中的铯离子以减小其对环境影响的技术已有很多,如离子交换法、沉淀法、溶剂萃取法、电化学法和膜分离法。其中,萃取法使用的萃取剂多数是毒性高、结构复杂的有机物,对环境影响较大。采用化学沉淀法除铯时,四苯硼钠是最佳沉淀剂之一,但会产生有害气体,安全性存在潜在风险。其它的处理方法,例如离子交换法、电化学法、膜分离法等均能起到一定的处理效果,但是运行成本太高也影响了其在实际中的应用。因此,对于放射性废水铯离子的去除从经济性、技术性和实用性上考虑都有一定的不足。

近年来,吸附法用于去除水体中的铯离子,由于其具有操作简单、投资低、处理效果好等特点,受到了人们的青睐。

公开号为cn104307489a,公开日为2015年01月28日的中国专利文献公开了一种膨润土负载壳聚糖复合吸附剂的制备方法,包括以下步骤:用5%的醋酸溶液缓慢溶解壳聚糖,配制成1.0%的壳聚糖溶液,然后按一定用量比例将壳聚糖溶液将膨润土调成糊状,使之充分浸润,将此糊状物置于加热炉中加热干燥,研细,过100目筛,即得膨润土负载壳聚糖复合吸附剂。

公开号为cn101475187,公开日为2009年07月08日的中国专利文献公开了一种壳聚糖膨润土的制备方法,其特征在于制备壳聚糖膨润土是以钠基膨润土和壳聚糖为原料,把膨润土悬浮液加入到壳聚糖溶液中,其制备方法如下:(1)把颗粒度为100~400目的钠基膨润土加入到质量为膨润土10~30倍的水中搅拌分散0.5~3小时,得到膨润土悬浮液;(2)把质量为膨润土0.5~3倍的壳聚糖溶于质量浓度为1%的醋酸溶液中,制备壳聚糖质量浓度为2~8%、ph为3~6的壳聚糖溶液;(3)在50~100℃及搅拌下,把膨润土悬浮液在6~12小时内均匀加入到壳聚糖溶液中,加完后继续反应20~50小时得到反应完成液;(4)反应完成液经过过滤、洗涤和干燥得到壳聚糖膨润土。

以上述专利文献为代表的现有技术,制备工艺复杂,操作时间长且不易控制,制备得到的膨润土壳聚糖虽然具有一定的吸附性,但是吸附完成后难分离、不便于回收。



技术实现要素:

本发明为了克服上述现有技术的缺陷,提供一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球及其制备方法,本发明将高孔隙度壳聚糖水凝胶微球改性引入磁介质,把膨润土负载到微球中成功制备出具有较强铯离子吸附能力并可利用磁性技术回收的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,具有吸附速率快、吸附容量大,对ph不敏感,适用范围广的特点;且通过外加磁场能够使其聚集,易固液分离,便于回收;整个制备工艺简单,操作时间短且易控制。

本发明通过下述技术方案实现:

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,其特征在于,包括如下重量份数的原料制成:膨润土1-10份、乙酸1-5份,壳聚糖1-3份、六水氯化铁1-6份、四水氯化亚铁1-3份、氢氧化钠10-15份、柠檬酸钠5-10份和水200-250份。

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

a、将膨润土溶于乙酸溶液中,机械搅拌充分混合;

b、将壳聚糖溶于步骤a所得溶液中,机械搅拌充分混合;

c、将fe3+/fe2+混合溶液加入步骤b所得溶液中,机械搅拌充分混合;

d、配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合溶液;

e、将步骤c得到的混合溶液用蠕动泵滴入步骤d得到的溶液中,浸泡交联,得到微球;

f、交联完成后,外加磁场进行分离,用去离子水清洗微球;

g、将步骤f得到的微球进行冷冻干燥,即得磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球。

所述步骤a中,膨润土的用量为0.75-10.5g,乙酸溶液的体积浓度为1-5%,机械搅拌的转速为800-1200r/min,搅拌时间为30-60min。

所述步骤b中,壳聚糖为1.5g,脱乙酰度为80-95%,机械搅拌的转速为800-1200r/min,搅拌时间为30-60min。

所述步骤c中,fe3+/fe2+混合溶液中fe3+和fe2+的摩尔比为2:1,机械搅拌的转速为800-1200r/min,搅拌时间为30-60min。

所述步骤d中,混合溶液中氢氧化钠浓度为0.75-1.5mol/l,柠檬酸钠浓度为0.05-0.2mol/l。

所述步骤e中,蠕动泵转速为0.1-1.5r/min,浸泡交联时间为10-18h。

所述步骤g中,微球冷冻干燥时间为25-32h。

本发明的原理如下:

将膨润土掺进磁性壳聚糖微球中,虽然能够保持磁性,易于回收,但一种对铯离子没有吸附效果或是效果不好的物质掺入到磁性壳聚糖微球中,会降低单位质量吸附量的吸附效果,本发明通过特定控制膨润土、壳聚糖和fe3+/fe2+溶液的加入量、加入顺序和反应时间,使得最终制得的材料形成网状结构,增大了比表面积,为铯离子提供了更多可用的吸附位点,既保障材料对铯离子有较大的吸附容量又能够使其具有磁性,易于回收。

本发明的有益效果主要表现在以下方面:

一、本发明,“膨润土1-10份、乙酸1-5份,壳聚糖1-3份、六水氯化铁1-6份、四水氯化亚铁1-3份、氢氧化钠10-15份、柠檬酸钠5-10份和水200-250份”,采用这种特定组分和配比得到的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球制,是一种优异的负载材料,具有多孔结构,吸附速率快、吸附容量大,对ph不敏感,适用范围广;且通过外加磁场能够使其聚集,易固液分离,便于回收。

二、本发明,“a、将膨润土溶于乙酸溶液中,机械搅拌充分混合;b、将壳聚糖溶于步骤a所得溶液中,机械搅拌充分混合;c、将fe3+/fe2+混合溶液加入步骤b所得溶液中,机械搅拌充分混合;d、配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合溶液;e、将步骤c得到的混合溶液用蠕动泵滴入步骤d得到的溶液中,浸泡交联,得到微球;f、交联完成后,外加磁场进行分离,用去离子水清洗微球;g、将步骤f得到的微球进行冷冻干燥,即得磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球。”步骤c中,将fe3+/fe2+混合溶液溶于膨润土-壳聚糖溶液中,机械搅拌充分混合,能够保证壳聚糖充分吸附fe3+/fe2+;步骤e中,fe3+/fe2+在碱性条件下生成具有磁性的四氧化三铁,引入磁介质,使得后序制备的吸附材料便于回收;在柠檬酸钠溶液中进行交联,能够增强后序制备的吸附材料的耐酸性,便于任何环境下的适用性;步骤g中,干燥过程中采用冷冻干燥,在低温高真空的条件下能够使样品中的水分由冰直接升华达到干燥的目的,在干燥的过程中不受表面张力的作用,样品不变形,干燥后的物料能够保持原来的多孔结构;通过步骤a-g制得的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,内部具有均匀多孔结构,且具有磁性,不仅可以增大吸附容量,而且可以在该结构上负载其他物质,具有良好的扩展性和研究前景;对废水中的铯离子具有优异的吸附性能,吸附速率快、吸附容量大,对ph不敏感,适用范围广;且通过外加磁场能够使其聚集,易固液分离,便于回收;相较于公开号为cn104307489a,公开日为2015年01月28日的中国专利文献而言,制备过程不需要加热,过筛这些复杂的工艺,只是简单的配药溶解即可实现,不需要耗费额外能源,制备方法更容易;相较于公开号为cn101475187,公开日为2009年07月08日的中国专利文献而言,制备过程更简便,操作简单且时间短。

三、本发明,步骤a中,膨润土的用量为0.75-10.5g,乙酸溶液的体积浓度为1-5%,机械搅拌的转速为800-1200r/min,搅拌时间为30-60min,膨润土用量过小时,吸附材料对铯离子吸附性能较差,膨润土用量过大时,吸附材料磁性不明显,将膨润土的用量控制在0.75-10.5g时,吸附材料对铯离子既有较好吸附量,也有明显的磁性;壳聚糖不溶于水而溶于酸中,乙酸浓度过低时,壳聚糖溶解度不高,采用体积浓度为1-5%的乙酸溶液,既能够控制生产成本又能保证壳聚糖的溶解度;当机械搅拌转速过小,壳聚糖与fe3+/fe2+不能充分接触,导致壳聚糖对fe3+/fe2+配位降低,影响吸附材料的性能;壳聚糖为长链高分子,一旦转速过快,极有可能打断壳聚糖链,影响产品质量,并且造成资源的浪费;通过无数次的实验,最终得到将磁力搅拌转速特定的控制在800-1600r/min,既能够保障壳聚糖链的完整性,又能够使壳聚糖充分的对fe3+/fe2+配位,达到了一个良好的平衡,进而能够保证最终吸附材料的性能;搅拌时间为30-60min,时间过短壳聚糖对fe3+/fe2+不能达到吸附饱和,时间过长,则会导致壳聚糖分子中氨基质子化程度加深,影响对fe3+/fe2+的吸附性能,特定的将混合时间控制在30-60min,能够减小壳聚糖分子中氨基质子化程度,使壳聚糖对fe3+/fe2+充分吸附。

四、本发明,步骤b中,壳聚糖为1.5g,脱乙酰度为80-95%,机械搅拌的转速为800-1200r/min,搅拌时间为30-60min,脱乙酰化程度越高,壳聚糖分子中氨基含量则越大,活性位点越多,越有利于fe3+/fe2+的配位,特定的采用80-95%的脱乙酰度,既能够控制生产成本,又能够保障fe3+/fe2+的有效配位。

五、本发明,步骤c中,fe3+/fe2+混合溶液中fe3+和fe2+的摩尔比为2:1,机械搅拌的转速为800-1200r/min,搅拌时间为30-60min,fe3+和fe2+的摩尔比为2:1时,才能生成具有磁性的四氧化三铁,使得后序制备的吸附材料具有磁性便于回收。

六、本发明,步骤d中,混合溶液中氢氧化钠浓度为0.75-1.5mol/l,柠檬酸钠浓度为0.05-0.2mol/l,fe3+/fe2+在碱性的条件下才能生成四氧化三铁,氢氧化钠溶液浓度过低,生成四氧化三铁量少,吸附材料磁性不明显,氢氧化钠浓度为0.75-1.5mol/l时,既能够控制生产成本,又能够保障吸附材料的磁性;柠檬酸钠浓度过低时,交联效果不好,吸附材料稳定性较差,柠檬酸钠浓度为0.05-0.2mol/l,既能够控制生产成本,又能够保障吸附材料稳定性。

七、本发明,步骤e中,蠕动泵转速为0.1-1.5r/min,浸泡交联时间为10-18h,蠕动泵转速过高时,吸附材料比较难成球状;交联浸泡时间过短时,吸附材料稳定性较差,交联浸泡时间过长时,后序步骤不易清洗。

八、本发明,所述步骤g中,微球冷冻干燥时间为25-32h,冷冻干燥时间过短,吸附材料中的水分无法全部去除,冷冻干燥时间为25-32h,既能够控制生产成本,又能够保障吸附材料中的水分全部去除。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明:

图1为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的外部扫描电镜图;

图2为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的垂直剖面扫描电镜图;

图3为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的水平剖面扫描电镜图;

图4为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球磁分离后的示意图;

图5为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的磁滞回线图;

图6为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的傅里叶红外光谱图;

图7为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球吸附铯离子前后的x射线光电子能谱分析图;

图8为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球不同时间铯离子去除率图;

图9为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球与膨润土吸附材料及磁性多孔壳聚糖微球的吸附性对比图;

图10为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球在不同ph条件下对铯离子的吸附率柱状图;

其中:a为壳聚糖吸附材料,b为壳聚糖-膨润土吸附材料,c为磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,d为磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球吸附铯离子后,bn-cs为磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,bn为膨润土吸附材料,cs为磁性多孔壳聚糖微球。

具体实施方式

实施例1

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,包括如下重量份数的原料制成:膨润土1份、乙酸1份,壳聚糖1份、六水氯化铁1份、四水氯化亚铁1份、氢氧化钠10份、柠檬酸钠5份和水200份。

实施例2

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,包括如下重量份数的原料制成:膨润土5份、乙酸3份,壳聚糖3份、六水氯化铁3份、四水氯化亚铁2份、氢氧化钠12份、柠檬酸钠8份和水220份。

实施例3

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,包括如下重量份数的原料制成:膨润土10份、乙酸5份,壳聚糖3份、六水氯化铁6份、四水氯化亚铁3份、氢氧化钠15份、柠檬酸钠10份和水250份。

实施例4

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球制备方法,包括以下步骤:

a、将膨润土溶于乙酸溶液中,机械搅拌充分混合;

b、将壳聚糖溶于步骤a所得溶液中,机械搅拌充分混合;

c、将fe3+/fe2+混合溶液加入步骤b所得溶液中,机械搅拌充分混合;

d、配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合溶液;

e、将步骤c得到的混合溶液用蠕动泵滴入步骤d得到的溶液中,浸泡交联,得到微球;

f、交联完成后,外加磁场进行分离,用去离子水清洗微球;

g、将步骤f得到的微球进行冷冻干燥,即得磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球。

“a、将膨润土溶于乙酸溶液中,机械搅拌充分混合;b、将壳聚糖溶于步骤a所得溶液中,机械搅拌充分混合;c、将fe3+/fe2+混合溶液加入步骤b所得溶液中,机械搅拌充分混合;d、配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合溶液;e、将步骤c得到的混合溶液用蠕动泵滴入步骤d得到的溶液中,浸泡交联,得到微球;f、交联完成后,外加磁场进行分离,用去离子水清洗微球;g、将步骤f得到的微球进行冷冻干燥,即得磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球。”步骤c中,将fe3+/fe2+混合溶液溶于膨润土-壳聚糖溶液中,机械搅拌充分混合,能够保证壳聚糖充分吸附fe3+/fe2+;步骤e中,fe3+/fe2+在碱性条件下生成具有磁性的四氧化三铁,引入磁介质,使得后序制备的吸附材料便于回收;在柠檬酸钠溶液中进行交联,能够增强后序制备的吸附材料的耐酸性,便于任何环境下的适用性;步骤g中,干燥过程中采用冷冻干燥,在低温高真空的条件下能够使样品中的水分由冰直接升华达到干燥的目的,在干燥的过程中不受表面张力的作用,样品不变形,干燥后的物料能够保持原来的多孔结构;通过步骤a-g制得的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,内部具有均匀多孔结构,且具有磁性,不仅可以增大吸附容量,而且可以在该结构上负载其他物质,具有良好的扩展性和研究前景;对废水中的铯离子具有优异的吸附性能,吸附速率快、吸附容量大,对ph不敏感,适用范围广;且通过外加磁场能够使其聚集,易固液分离,便于回收;相较于公开号为cn104307489a,公开日为2015年01月28日的中国专利文献而言,制备过程不需要加热,过筛这些复杂的工艺,只是简单的配药溶解即可实现,不需要耗费额外能源,制备方法更容易;相较于公开号为cn101475187,公开日为2009年07月08日的中国专利文献而言,制备过程更简便,操作简单且时间短。

实施例5

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球制备方法,包括以下步骤:

a、将膨润土溶于乙酸溶液中,机械搅拌充分混合;

b、将壳聚糖溶于步骤a所得溶液中,机械搅拌充分混合;

c、将fe3+/fe2+混合溶液加入步骤b所得溶液中,机械搅拌充分混合;

d、配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合溶液;

e、将步骤c得到的混合溶液用蠕动泵滴入步骤d得到的溶液中,浸泡交联,得到微球;

f、交联完成后,外加磁场进行分离,用去离子水清洗微球;

g、将步骤f得到的微球进行冷冻干燥,即得磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球。

所述步骤a中,膨润土的用量为0.75g,乙酸溶液的体积浓度为1%,机械搅拌的转速为800r/min,搅拌时间为30min。

所述步骤b中,壳聚糖为1.5g,脱乙酰度为80%,机械搅拌的转速为800r/min,搅拌时间为30min。

所述步骤c中,fe3+/fe2+混合溶液中fe3+和fe2+的摩尔比为2:1,机械搅拌的转速为800r/min,搅拌时间为30min。

所述步骤d中,混合溶液中氢氧化钠浓度为0.75mol/l,柠檬酸钠浓度为0.05mol/l。

所述步骤e中,蠕动泵转速为0.1r/min,浸泡交联时间为10h。

所述步骤g中,微球冷冻干燥时间为25h。

实施例6

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球制备方法,包括以下步骤:

a、将膨润土溶于乙酸溶液中,机械搅拌充分混合;

b、将壳聚糖溶于步骤a所得溶液中,机械搅拌充分混合;

c、将fe3+/fe2+混合溶液加入步骤b所得溶液中,机械搅拌充分混合;

d、配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合溶液;

e、将步骤c得到的混合溶液用蠕动泵滴入步骤d得到的溶液中,浸泡交联,得到微球;

f、交联完成后,外加磁场进行分离,用去离子水清洗微球;

g、将步骤f得到的微球进行冷冻干燥,即得磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球。

所述步骤a中,膨润土的用量为2.5g,乙酸溶液的体积浓度为2%,机械搅拌的转速为900r/min,搅拌时间为40min。

所述步骤b中,壳聚糖为1.5g,脱乙酰度为90%,机械搅拌的转速为900r/min,搅拌时间为40min。

所述步骤c中,fe3+/fe2+混合溶液中fe3+和fe2+的摩尔比为2:1,机械搅拌的转速为900r/min,搅拌时间为40min。

所述步骤d中,混合溶液中氢氧化钠浓度为0.95mol/l,柠檬酸钠浓度为0.08mol/l。

所述步骤e中,蠕动泵转速为0.6r/min,浸泡交联时间为12h。

所述步骤g中,微球冷冻干燥时间为28h。

实施例7

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球制备方法,包括以下步骤:

a、将膨润土溶于乙酸溶液中,机械搅拌充分混合;

b、将壳聚糖溶于步骤a所得溶液中,机械搅拌充分混合;

c、将fe3+/fe2+混合溶液加入步骤b所得溶液中,机械搅拌充分混合;

d、配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合溶液;

e、将步骤c得到的混合溶液用蠕动泵滴入步骤d得到的溶液中,浸泡交联,得到微球;

f、交联完成后,外加磁场进行分离,用去离子水清洗微球;

g、将步骤f得到的微球进行冷冻干燥,即得磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球。

所述步骤a中,膨润土的用量为5g,乙酸溶液的体积浓度为3%,机械搅拌的转速为1000r/min,搅拌时间为50min。

所述步骤b中,壳聚糖为1.5g,脱乙酰度为92%,机械搅拌的转速为1000r/min,搅拌时间为50min。

所述步骤c中,fe3+/fe2+混合溶液中fe3+和fe2+的摩尔比为2:1,机械搅拌的转速为1000r/min,搅拌时间为50min。

所述步骤d中,混合溶液中氢氧化钠浓度为1.2mol/l,柠檬酸钠浓度为0.1mol/l。

所述步骤e中,蠕动泵转速为1r/min,浸泡交联时间为15h。

所述步骤g中,微球冷冻干燥时间为30h。

实施例8

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球制备方法,包括以下步骤:

a、将膨润土溶于乙酸溶液中,机械搅拌充分混合;

b、将壳聚糖溶于步骤a所得溶液中,机械搅拌充分混合;

c、将fe3+/fe2+混合溶液加入步骤b所得溶液中,机械搅拌充分混合;

d、配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合溶液;

e、将步骤c得到的混合溶液用蠕动泵滴入步骤d得到的溶液中,浸泡交联,得到微球;

f、交联完成后,外加磁场进行分离,用去离子水清洗微球;

g、将步骤f得到的微球进行冷冻干燥,即得磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球。

所述步骤a中,膨润土的用量为8.5g,乙酸溶液的体积浓度为4%,机械搅拌的转速为1100r/min,搅拌时间为55min。

所述步骤b中,壳聚糖为1.5g,脱乙酰度为93%,机械搅拌的转速为1100r/min,搅拌时间为55min。

所述步骤c中,fe3+/fe2+混合溶液中fe3+和fe2+的摩尔比为2:1,机械搅拌的转速为1100r/min,搅拌时间为55min。

所述步骤d中,混合溶液中氢氧化钠浓度为1.3mol/l,柠檬酸钠浓度为0.15mol/l。

所述步骤e中,蠕动泵转速为1.2r/min,浸泡交联时间为16h。

所述步骤g中,微球冷冻干燥时间为31h。

实施例9

一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球制备方法,包括以下步骤:

a、将膨润土溶于乙酸溶液中,机械搅拌充分混合;

b、将壳聚糖溶于步骤a所得溶液中,机械搅拌充分混合;

c、将fe3+/fe2+混合溶液加入步骤b所得溶液中,机械搅拌充分混合;

d、配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合溶液;

e、将步骤c得到的混合溶液用蠕动泵滴入步骤d得到的溶液中,浸泡交联,得到微球;

f、交联完成后,外加磁场进行分离,用去离子水清洗微球;

g、将步骤f得到的微球进行冷冻干燥,即得磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球。

所述步骤a中,膨润土的用量为10.5g,乙酸溶液的体积浓度为5%,机械搅拌的转速为1200r/min,搅拌时间为60min。

所述步骤b中,壳聚糖为1.5g,脱乙酰度为95%,机械搅拌的转速为1200r/min,搅拌时间为60min。

所述步骤c中,fe3+/fe2+混合溶液中fe3+和fe2+的摩尔比为2:1,机械搅拌的转速为1200r/min,搅拌时间为60min。

所述步骤d中,混合溶液中氢氧化钠浓度为1.5mol/l,柠檬酸钠浓度为0.2mol/l。

所述步骤e中,蠕动泵转速为1.5r/min,浸泡交联时间为18h。

所述步骤g中,微球冷冻干燥时间为32h。

下面通过具体实验将膨润土吸附材料和磁性多孔壳聚糖微球与本发明制备的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球进行吸附性对比说明:

分别取0.1g的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球、膨润土吸附材料、磁性多孔壳聚糖微球投加到20ml初始浓度分别为50mg/l、100mg/l、200mg/l、300mg/l、/400mg/l、500mg/l的铯离子溶液中,120r/min下室温震荡12h,将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球、膨润土吸附材料、磁性多孔壳聚糖微球离心分离后,利用火焰原子吸收分光光度法测定溶液中铯离子浓度,参见图9。

从图9可知,铯离子浓度在50-500mg/l之间时,磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子的去除率都要高于膨润土吸附材料和磁性多孔壳聚糖微球,说明本发明制备的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球吸附性能良好。

对磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球ph适应性进行实验:

取0.1g的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,投加到20ml初始浓度为200mg/l,ph分别为3.5、4.4、5.3、7、8.5和9.8的铯离子溶液中,120r/min下室温震荡12h,磁分离,利用火焰原子吸收分光光度法测定溶液中铯离子浓度,参见图10。

从图10可知,使用磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球,在酸性、碱性条件下,对铯离子的去除率均可达90%以上,具有良好的ph适应性。

磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球、膨润土吸附材料和磁性多孔壳聚糖微球对铯离子的吸附容量实验:

分别取0.1g的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球、膨润土吸附材料和磁性多孔壳聚糖微球,投加到20ml初始浓度分别为50、100、200、300、400、500mg/l的铯离子溶液中,120r/min下室温震荡至吸附平衡,磁分离,利用火焰原子吸收分光光度法测定溶液中铯离子浓度,拟合langmuir与freundlich吸附等温线得拟合参数,参见表1。

表1

由表1可知,磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子的吸附容量高于膨润土吸附材料,远高于磁性多孔壳聚糖微球,且高于两者叠加的吸附容量,说明本发明制备的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子的吸附性大幅提升。

下面将本发明与背景技术中所列中国专利文献为代表的现有技术进行比较:

表2为不同材料吸附平衡时间的对比表。

表3为不同材料制备步骤的对比表。

表4为不同材料分离方法的对比表。

表2

从表2可知,本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球约8小时达到吸附平衡;cn04307489a约14小时达到吸附平衡;cn101475187约16小时达到吸附平衡,说明本发明材料吸附速率较快。

表3

从表3可知,本发明制备无需研磨、加热步骤,且溶解时间在1h之内,较cn104307489a和cn101475187而言,本发明具有制备条件简单、能耗低、速度快的特点。

表4

从表4可知,本发明可以通过磁技术将材料与污水分离,具有易于回收再利用,环境友好的特点。

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