一种铜离子吸附剂的制备方法与流程

本发明涉及三疣梭子蟹加工技术领域，具体涉及一种铜离子吸附剂的制备方法。

背景技术：

铜离子污染已经成为我国一个非常严重的环境问题。大量研究表明，壳聚糖具有非常好的铜离子吸附能力，可用于铜离子污染的水体和土壤的处理。另外，研究发现将壳聚糖进行改性后获得的衍生物对铜离子的吸附性能更强。由于壳聚糖通常是由虾蟹壳经脱钙、脱蛋白、脱乙酰等过程获得，再加上后期的改性，制备步骤十分繁琐。本发明以三疣梭子蟹蟹壳为原料，将蟹壳的脱钙、脱蛋白和改性等过程经一步完成，获得的改性甲壳素可作为一种新型、优良的铜离子吸附剂。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种铜离子吸附剂的制备方法，以解决上述问题。

本发明的技术方案是：

一种铜离子吸附剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将三疣梭子蟹的外壳干燥、粉碎，获得蟹壳粉；

(2)将所述蟹壳粉转入反应器，加入亚氨基二琥珀酸钠、过硫酸钾和过氧化氢，密封，加热，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，即可获得亚氨基二琥珀酸改性的甲壳素。

进一步的，步骤(1)中所述粉碎需使得虾壳粉过100目筛网。

进一步的，步骤(2)中所述亚氨基二琥珀酸钠的浓度为10-25％，m/v。

进一步的，步骤(2)中所述过硫酸钾的浓度为0.1-10％，w/v。

进一步的，步骤(2)中所述过氧化氢的浓度为0.1-1.0％,v/v。

进一步的，步骤(2)中所述加热的温度为30-45℃。

进一步的，步骤(2)中所述连续搅拌的转速为120rpm，温度为40-50℃，时间为0.5-5h。

进一步的，步骤(3)中所述过滤为使用中性滤纸，在真空泵辅助下抽滤。

进一步的，步骤(3)中所述真空干燥的温度为60℃，时间为48h。

本发明提供了一种铜离子吸附剂的制备方法，实现了由三疣梭子蟹蟹壳到改良甲壳素用作铜离子吸附剂的一步法制备，制备的产物对cu(ii)具有非常好的吸附性能。与现有利用制备虾蟹壳制备改良壳聚糖类铜离子吸附剂的方法相比，具有制备工艺简单、耗时短、成本低廉和产物性状优良等多个优点。

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铜离子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cu²⁺后的元素映射图；

图4为本发明提供的一种铜离子吸附剂的制备方法所制备的甲壳素吸附cu²⁺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。

一种铜离子吸附剂的制备方法，包括：

步骤一：将三疣梭子蟹的外壳干燥、粉碎，获得蟹壳粉；

该步骤可以具体如下执行：将三疣梭子蟹的外壳干燥、粉碎,过100目筛网，获得蟹壳粉。

步骤二：将所述蟹壳粉转入反应器，加入亚氨基二琥珀酸钠、过硫酸钾和过氧化氢，密封，加热，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，加入浓度为10-25％(m/v)的亚氨基二琥珀酸钠、浓度为0.1-10％(m/v)的过硫酸钾和浓度为0.1-1.0％的过氧化氢，密封，加热至30-45℃，在转速为120rpm，温度为40-50℃的条件下连续搅拌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，即可获得亚氨基二琥珀酸改性的甲壳素；

该步骤可以具体如下执行：将所述产物使用中性滤纸，在真空泵辅助下过滤，取滤渣用水洗至中性，在温度为60℃、时间为48h的条件下真空干燥，即可获得亚氨基二琥珀酸改性的甲壳素。

通过上述方法所制得的亚氨基二琥珀酸改性的甲壳素的性能请参阅图1至图4：

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可以看出，商品甲壳素吸附剂通过酸碱法制备，没有明显的孔隙结构，从图2可以看出，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cu²⁺后的元素映射图；图4为本发明提供的一种铜离子吸附剂的制备方法所制备的甲壳素吸附cu²⁺后的元素映射图，从图3和图4中很明显的可以看出本方法制备的甲壳素吸附剂表面上含有的氧元素密度要显著高于酸碱法制备的甲壳素，可推测这些氧原子来自于亚氨基二琥珀酸钠的4个羧基，间接证明本方法制备的甲壳素吸附剂已经成功被亚氨基二琥珀酸钠改性，属于一种新物质。

将酸碱法和本方法制备的甲壳素吸附剂吸附铜离子(cu-ii)，在吸附后经对比可以看出，本方法制备的吸附剂吸附铜离子后的颜色比酸碱法制备的甲壳素吸附剂吸附铜离子后的颜色更绿，这是因为铜离子的颜色为绿色，由此可以说明本方法制备的吸附剂吸附了更多的铜离子，吸附效果更佳。

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铜离子吸附剂的制备方法：将三疣梭子蟹的外壳干燥、粉碎，过100目筛网，获得蟹壳粉。将蟹壳粉转入反应器，加入亚氨基二琥珀酸钠(10％，m/v)、过硫酸钾(0.1％，m/v)、过氧化氢(0.1％,v/v)，密封，加热至30℃，在转速为120rpm，温度为40℃的条件下连续搅拌0.5h，产物使用中性滤纸，在真空泵辅助下过滤，滤渣用水洗至中性，在温度为60℃、时间为48h的条件下真空干燥，即可获得最终产物，亚氨基二琥珀酸改性的甲壳素，用于cu(ii)吸附。

实验表明，其对铜离子cu(ii)的吸附能力最高可达132.1mg/g。

实施例2

本实施案例按如下步骤展示一种铜离子吸附剂的制备方法：将三疣梭子蟹的外壳干燥、粉碎，过100目筛网，获得蟹壳粉。将蟹壳粉转入反应器，加入亚氨基二琥珀酸钠(20％，m/v)、过硫酸钾(5％，m/v)、过氧化氢(0.5％，m/v)，密封，加热至40℃，在转速为120rpm，温度为45℃的条件下连续搅拌3h，产物使用中性滤纸，在真空泵辅助下过滤，滤渣用水洗至中性，在温度为60℃、时间为48h的条件下真空干燥，即可获得最终产物，亚氨基二琥珀酸改性的甲壳素，用于cu(ii)吸附。

实验表明，其对铜离子cu(ii)的吸附能力最高可达148.7mg/g。

实施例3

本实施案例按如下步骤展示一种铜离子吸附剂的制备方法：将三疣梭子蟹的外壳干燥、粉碎，过100目筛网，获得蟹壳粉。将蟹壳粉转入反应器，加入亚氨基二琥珀酸钠(25％，m/v)、过硫酸钾(10％，m/v)、过氧化氢(1.0％，m/v)，密封，加热至45℃，在转速为120rpm，温度为50℃的条件下连续搅拌5h，产物使用中性滤纸，在真空泵辅助下过滤，滤渣用水洗至中性，在温度为60℃、时间为48h的条件下真空干燥，即可获得最终产物，亚氨基二琥珀酸改性的甲壳素，用于cu(ii)吸附。

实验表明，其对铜离子cu(ii)的吸附能力最高可达136.9mg/g。

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。