三聚氰胺修飾的磁性殼聚糖、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了三聚氰胺修飾磁性殼聚糖的制備方法及其應(yīng)用，首先將殼聚糖用2％乙酸溶液溶脹，然后與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，之后將四氧化三鐵引入到產(chǎn)物當(dāng)中，最后與三聚氰胺反應(yīng)，從而得到目標(biāo)吸附劑。本發(fā)明吸附劑可連續(xù)合成，不用分離中間產(chǎn)物，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，主要用于對(duì)重金屬離子污染的廢水進(jìn)行吸附處理，它既可以對(duì)單一的重金屬離子進(jìn)行吸附回收，也可以對(duì)多種重金屬離子污染的廢水進(jìn)行吸附處理，而且具有成本低、吸附效果好、易分離、可多次重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，是一種潛在的重金屬?gòu)U水處理劑。
【專利說(shuō)明】三聚氰胺修飾的磁性殼聚糖、制備方法及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三聚氰胺修飾磁性殼聚糖及其制備方法和應(yīng)用，制備的產(chǎn)品主要 用于對(duì)重金屬離子污染的廢水進(jìn)行吸附處理，是潛在的廢水處理劑，屬于重金屬離子廢水 處理領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 水對(duì)生命體起著至關(guān)重要的作用，它是生命的源泉，是人類賴以生存和發(fā)展的最 重要的資源之一。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了各種各樣的污染物，水體的污染也越來(lái)越嚴(yán) 重，這給人類的健康造成了很大的威脅。尤其是采礦、冶煉、電鍍、化工、制革、電子等行業(yè)的 發(fā)展造成的重金屬污染，它對(duì)人類的危害逐漸呈現(xiàn)出來(lái)。近年來(lái)出現(xiàn)的"血鉛事件"、"毒大 米"、"痛痛病"以及一些癌癥村的出現(xiàn)，包括2005年廣東北江韶關(guān)段鎘嚴(yán)重超標(biāo)事件，2006 年湘江湖南株洲段鎘污染事故，2009年湖南省瀏陽(yáng)市鎘污染事件，這些都是重金屬污染的 實(shí)例。
[0003] 目前用于處理含重金屬?gòu)U水的方法很多，由于成本高、耗能大、易產(chǎn)生二次污染以 及對(duì)重金屬離子有選擇性等缺點(diǎn)，因此大部分都不能用于實(shí)際的廢水處理。殼聚糖是甲殼 素脫乙?；蟮漠a(chǎn)物，其表面含有大量的羥基和氨基，使得它能和很多重金屬離子發(fā)生螯 合作用，形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的螯合物。其來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，并且屬可再生資源。此外， 殼聚糖還具有無(wú)毒、生物可降解性、生物相容性、多功能性以及高化學(xué)反應(yīng)性等特點(diǎn)。殼 聚糖雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)金屬離子的吸附量仍不是很高，因此，對(duì)殼聚糖進(jìn)行改性，增 加其分子中配位原子的數(shù)量，使其具有更大的吸附能力成為了人們研究的熱點(diǎn)。目前高 含氮、氧和硫的化合物是殼聚糖修飾物的首選，例如三乙烯四胺、乙二胺、硫脲、氯乙酸和 2-Thioglyceraldehyde等。三聚氰胺為價(jià)廉易得的化工原料，含有三個(gè)自由氨基和三個(gè)芳 香氮原子，對(duì)重金屬離子具有很大的吸附潛力，如果將其接枝到殼聚糖分子上，有望得到 價(jià)廉、高效的天然基質(zhì)吸附劑。由于三聚氰胺的溶解性很差，導(dǎo)致其反應(yīng)活性很低，因此，目 前還很少研究與三聚氰胺相關(guān)的重金屬離子吸附劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于以上考慮，本研究用三聚氰胺對(duì)殼聚糖進(jìn)行了修飾，得到了三聚氰胺修飾的 磁性殼聚糖，提供了三聚氰胺修飾磁性殼聚糖吸附劑的制備方法。
[0005] 所述吸附劑的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖（圖1)。
[0006] 本發(fā)明吸附劑制備方法的大體過(guò)程如下：
[0007] 取l.Og殼聚糖溶于l〇〇ml 2% (體積百分?jǐn)?shù)）的乙酸溶液中，溶脹20min;攪拌下 將其加入到l〇〇ml 0. 25mol/L NaOH溶液中沉淀，抽濾，用丙酮洗滌3次，將其轉(zhuǎn)入到100ml 丙酮中，攪拌成懸濁液，滴入5ml環(huán)氧氯丙烷，于25°C下反應(yīng)24h。之后加入l.Og Fe304，超 聲20min。之后加入5. 5g三聚氰胺（先溶于50mlDMS0中），回流7h。之后再加入10g三 聚氰胺（先溶于50mlDMS0中）、50ml lmol/L NaOH溶液和0. 05g KI，再回流5h。冷卻至室 溫，抽濾，依次用去離子水、丙酮充分洗滌，60°C真空干燥，之后通過(guò)外加磁場(chǎng)將沒(méi)有磁性的 部分分離掉，即得到三聚氰胺修飾的磁性殼聚糖。
[0008] 本發(fā)明吸附劑的優(yōu)點(diǎn)：
[0009] 第一，可連續(xù)合成，不用分離中間產(chǎn)物，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，而且制備成本低。
[0010] 第一，吸附位點(diǎn)多，吸附量大，吸附速度快，25分鐘即可達(dá)到吸附平衡；
[0011] 第二，吸附效果好、無(wú)二次污染而且原料廉價(jià)易得；
[0012] 第三，對(duì)重金屬離子沒(méi)有選擇性，既可以對(duì)單一的重金屬離子進(jìn)行吸附回收，也可 以對(duì)多種重金屬離子污染的廢水進(jìn)行吸附處理。
[0013] 第四，吸附完之后，兩分鐘之內(nèi)即可從溶液中快速分離出來(lái)；之后可通過(guò)解吸使吸 附劑再生，即可重復(fù)使用；

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1、吸附劑的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2、吸附劑的制備過(guò)程。
[0016] 圖3、殼聚糖（a)、三聚氰胺修飾的磁性殼聚糖（b)和三聚氰胺（c)的紅外光譜。 [0017] 圖4、四氧化三鐵（a)、殼聚糖（b)、三聚氰胺修飾的磁性殼聚糖（c)和三聚氰胺 (d)的X-射線衍射分析。
[0018] 圖5、三聚氰胺修飾的磁性殼聚糖的掃描電鏡圖片。
[0019] 圖6、磁分離效果圖片。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 所用殼聚糖的脫乙酰度大于90%，購(gòu)于上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司。
[0021] 取l.Og殼聚糖溶于l〇〇ml 2% (體積百分?jǐn)?shù)）的乙酸溶液中，溶脹20min;攪拌下 將其加入到l〇〇ml 0. 25mol/L NaOH溶液中沉淀，抽濾，用丙酮洗滌3次，將其轉(zhuǎn)入到100ml 丙酮中，攪拌成懸濁液，滴入5ml環(huán)氧氯丙烷，于25°C下反應(yīng)24h。之后加入l.Og Fe304，超 聲20min。之后加入5. 5g三聚氰胺（先溶于50mlDMS0中），回流7h。之后再加入10g三 聚氰胺（先溶于50mlDMS0中）、50ml lmol/L NaOH溶液和0. 05g KI，再回流5h。冷卻至室 溫，抽濾，依次用去離子水、丙酮充分洗滌，60°C真空干燥，之后通過(guò)外加磁場(chǎng)將沒(méi)有磁性的 部分分離掉，即得到三聚氰胺修飾的磁性殼聚糖。
[0022] 用本發(fā)明吸附劑對(duì)Cu2+進(jìn)行了吸附試驗(yàn)。
[0023] 最佳吸附條件為：pH = 5. 5、溫度為25°C、吸附時(shí)間為25min以及Cu2+的初始濃度 為 5mmol/L〇
[0024] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)Cu2+的吸附量為2. 58mmol/g ;本發(fā)明吸附劑再生 5次后的吸附量為2. 05mmol/g。
[0025] 分離效果：通過(guò)外加磁場(chǎng)可在2分鐘內(nèi)將吸附劑和溶液徹底分開(kāi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種新型的重金屬離子吸附劑，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：
2. 權(quán)利要求1中吸附劑的制備方法，其特征包含W下步驟： 取1. Og殼聚糖溶于IOOml 2% (體積百分?jǐn)?shù)）的己酸溶液中，溶脹20min ;攬拌下將 其加入到IOOml 0. 25mol/L化OH溶液中沉淀，抽濾，用丙麗洗涂3次，將其轉(zhuǎn)入到IOOml丙 麗中，攬拌成息濁液，滴入5ml環(huán)氧氯丙焼，于25°C下反應(yīng)2化。之后加入LOg化3〇4,超聲 20min，之后加入50血0. 1 Ig/mL的H聚氯胺DMSO溶液，回流化；之后再加入50血0. 2g/mL 的H聚氯胺DMSO溶液、50ml Imol/L化OH溶液和0.05g KI，再回流化，冷卻至室溫，抽濾， 依次用去離子水、丙麗充分洗涂，6(TC真空干燥，之后通過(guò)外加磁場(chǎng)將沒(méi)有磁性的部分分離 掉，即得到H聚氯胺修飾的磁性殼聚糖。
3. 權(quán)利要求1中所說(shuō)的吸附劑，其特征在于所述吸附劑主要用于對(duì)重金屬離子的吸 附，它既可W對(duì)單一重金屬離子進(jìn)行吸附回收，也可W對(duì)多種重金屬離子同時(shí)吸附處理。
4. 一種包含權(quán)利要求1所述吸附劑的用于重金屬離子吸附的廢水處理材料。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK104258817SQ201410370954
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】吳占超, 劉杰, 王召占, 匡少平 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)