一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法与流程

本发明涉及蟹壳加工技术领域，具体涉及一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法。

背景技术：

蟹壳中含有的甲壳素经脱乙酰后会生成壳聚糖，壳聚糖再经过功能化后对贵金属离子具有非常强的吸附能力。由蟹壳到功能化壳聚糖不仅会产生大量高盐废水，环境污染严重，而且工艺复杂、成本高昂。甲壳素和壳聚糖具有同样的分子主链结构和官能团，因此如果能够利用蟹壳直接制备功能化甲壳素，产物对贵金属应同样具备优良的吸附性能。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法，以解决上述问题。

本发明的技术方案是：

一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将蟹壳干燥、除杂，用超微粉碎机粉碎，获得蟹壳粉；

(2)将所述蟹壳粉转入反应器，加入络合剂二乙烯三胺五乙酸水溶液、n,n-二甲基甲酰胺和过氧化氢，调节溶液ph值至碱性，超声下连续搅拌，获得产物；

(3)将所述产物过滤，取滤渣用水洗至中性，真空干燥，即可获得dpta功能化的甲壳素吸附剂。

进一步的，步骤(1)中所述粉碎需使得蟹壳粉过200目筛网。

进一步的，步骤(2)中所述二乙烯三胺五乙酸水溶液的浓度为5-25％，m/v。

进一步的，步骤(2)中所述n,n-二甲基甲酰胺的浓度为1-5％，v/v。

进一步的，步骤(2)中所述过氧化氢的浓度为1-3％，v/v。

进一步的，步骤(2)中所述ph值范围为9-13。

进一步的，步骤(2)中所述超声的功率为80-150w。

进一步的，步骤(2)中所述连续搅拌的转速为100-200rpm，温度为30-90℃，时间为0.5-5h。

进一步的，步骤(3)中所述过滤使用水相微孔滤膜，滤膜孔径为1μm，在真空泵抽吸作用辅助下完成。

进一步的，步骤(3)中所述真空干燥的温度为60-80℃，时间为24h。

本发明提供了一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法，将蟹壳的脱钙、脱蛋白和功能化一步完成，可获得经功能化改造的甲壳素吸附剂。获得的功能化甲壳素吸附剂对银离子具有非常好的吸附性能。与利用蟹壳制备功能化壳聚糖吸附剂的传统方法相比，具有工艺简单、耗时短、产物性状优良等优点。

附图说明

图1为商用甲壳素的电子显微镜扫描图；

图2为本发明提供的一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法所制备的甲壳素的电子显微镜扫描图；

图3为商品甲壳素吸附剂(cp)和本方法制备的甲壳素吸附剂(ep)的ft-ir图谱图；

图4为商品甲壳素吸附ag+后的元素映射图；

图5为本发明提供的一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法所制备的甲壳素吸附ag+后的元素映射图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式及附图对本发明作进一步详细的说明。

一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法，包括：

步骤一：将蟹壳干燥、除杂，用超微粉碎机粉碎，过200目筛网，获得蟹壳粉；

该步骤可以具体如下执行：将蟹壳干燥、除杂，用超微粉碎机粉碎，获得蟹壳粉。

步骤二：将所述蟹壳粉转入反应器，加入5-25％(m/v)络合剂二乙烯三胺五乙酸水溶液、n,n-二甲基甲酰胺和过氧化氢，调节溶液ph值至碱性，超声下连续搅拌，获得产物；

该步骤可以具体如下执行：将所述蟹壳粉转入反应器，加入络合剂二乙烯三胺五乙酸水溶液、1-5％(v/v)n,n-二甲基甲酰胺和1-3％(v/v)过氧化氢，调节溶液ph值至9-13，使溶液保持碱性，在功率为80-150w、转速为100-200rpm、温度为30-90℃的条件下超声连续搅拌0.5-5h，获得产物。

步骤三：将所述产物过滤，取滤渣用水洗至中性，真空干燥，即可获得dpta功能化的甲壳素吸附剂；

该步骤可以具体如下执行：将所述产物使用水相微孔滤膜，滤膜孔径为1μm，在真空泵抽吸作用辅助下完成过滤，取滤渣用水洗至中性，在温度为60-80℃，时间为24h的条件下真空干燥，即可获得dpta功能化的甲壳素吸附剂。

通过上述方法所制得的甲壳素吸附剂具有微纳米孔隙结构，红外光谱扫描(ft-ir)技术证实其主要成分为甲壳素，且已被dpta功能化修饰。其余性能请参阅图1至图5：

图1为商品甲壳素吸附剂，图2为本方法制备的甲壳素吸附剂，从图1和图2可以看出，商品甲壳素吸附剂没有明显的孔隙结构，而本方法制备的功能化甲壳素吸附剂具有明显的微纳米孔隙结构。

图3为商品甲壳素吸附剂(cp)和本方法制备的甲壳素吸附剂(ep)的ft-ir图谱，从图3可以看到本方法制备的甲壳素吸附剂(ep)在1722cm^-1处、1201cm^-1处和1260cm^-1处显示了与商品甲壳素吸附剂不同的峰型特征，这些峰是乙二胺四乙酸的特征峰，这些峰的出现证明本方法制备的甲壳素吸附剂已经成功被乙二胺四乙酸功能化。

图4为商品甲壳素吸附剂(cp)的元素映射图，图5为本方法制备的甲壳素吸附剂(ep)上银元素的元素映射图，从图4和图5中很明显的可以看出cp吸附的银离子(ag+)明显低于ep，说明ep对ag+的吸附能力显著高于cp。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。但是本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其他任何公知的改变。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

本实施案例按如下步骤展示一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法：将蟹壳干燥、除杂，用超微粉碎机粉碎，过200目筛网，获得蟹壳粉，将蟹壳粉转入反应器，加入络合剂二乙烯三胺五乙酸(dpta)水溶液(5％，m/v)、n,n-二甲基甲酰胺(1％，v/v)、过氧化氢(1％，v/v)、调节溶液ph值至碱性(9)，超声(80w)、转速(100rpm)、温度(30℃)下连续搅拌(0.5h)，产物使用水相微孔滤膜，滤膜孔径为1μm，在真空泵抽吸作用辅助下完成过滤，滤渣用水洗至中性，在60℃下真空干燥24h，即可获得最终产物，dpta功能化的甲壳素吸附剂。

实验表明，其对银离子的吸附能力最高可达156.5mg(ag)/g(dtta-chitin)201.9mg/g。

实施例2

本实施案例按如下步骤展示一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法：

制备过程：将蟹壳干燥、除杂，用超微粉碎机粉碎，过200目筛网，获得蟹壳粉。将蟹壳粉转入反应器，加入络合剂二乙烯三胺五乙酸(dpta)水溶液(15％，m/v)、n,n-二甲基甲酰胺(3％，v/v)、过氧化氢(2％，v/v)、调节溶液ph值至碱性(11)，超声(120w)、转速(150rpm)、温度(60℃)下连续搅拌(3h)，产物使用水相微孔滤膜，滤膜孔径为1μm，在真空泵抽吸作用辅助下完成过滤，滤渣用水洗至中性，在70℃下真空干燥24h，即可获得最终产物，dpta功能化的甲壳素吸附剂。

实验表明，其对银离子的吸附能力最高可达201.9mg/g。

实施例3

本实施案例按如下步骤展示一种用于银离子回收的新型高效吸附剂的制备方法：

制备过程：将蟹壳干燥、除杂，用超微粉碎机粉碎，过200目筛网，获得蟹壳粉。将蟹壳粉转入反应器，加入络合剂二乙烯三胺五乙酸(dpta)水溶液(25％，m/v)、n,n-二甲基甲酰胺(5％，v/v)、过氧化氢(3％，v/v)、调节溶液ph值至碱性(13)，超声(150w)、转速(200rpm)、温度(90℃)下连续搅拌(5h)，产物使用水相微孔滤膜，滤膜孔径为1μm，在真空泵抽吸作用辅助下完成过滤，滤渣用水洗至中性，在80℃下真空干燥24h，即可获得最终产物，dpta功能化的甲壳素吸附剂。

实验表明，其对银离子的吸附能力最高可达171.8mg(ag)/g(dtta-chitin)。

下述表1为3个实施例与现在技术的对比，具体如下：

表1

与现有技术相比，本发明的有益效果是：工艺简单、安全性高、生产成本低、吸附性能好。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。