多糖改性納米二氧化硅的制備及在印染廢水處理中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氧化雙醛多糖改性的納米二氧化硅的制備及在染料廢水處理中的應(yīng)用，屬于納米硅材料技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。利用高碘酸酸鹽對(duì)殼聚糖進(jìn)行選擇性氧化，一定量納米二氧化硅加入甲苯溶液中超聲分散后，加入氧化雙醛殼聚糖，攪拌下逐漸加入硅偶聯(lián)劑胺丙基乙氧基硅氧烷。60-90℃反應(yīng)一段時(shí)間后，丙酮沉淀，過濾，乙醇洗滌，冷凍干燥，得到氧化雙醛殼聚糖硅偶聯(lián)的-二氧化硅納米復(fù)合物，并用于印染廢水的處理。本發(fā)明原材料廉價(jià)易得，制備方法簡(jiǎn)單，并具有優(yōu)良吸附染料性能。當(dāng)使用改性納米二氧化硅濃度為2g/L-12g/L。脫色率可達(dá)到98%以上的效果，大幅度降低了染色廢水的色度。在印染廢水的去除方面上具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】多糖改性納米二氧化硅的制備及在印染廢水處理中的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米二氧化硅改性的方法及應(yīng)用印染加工中染料廢水的處理。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)發(fā)展，廢水排放量日益增大，其中印染廢水對(duì)環(huán)境造成重大污染且難以處理。其特點(diǎn)為成分復(fù)雜、穩(wěn)定性強(qiáng)、難于降解、排放量巨大。最新發(fā)展的光降解、化學(xué)氧化還原、生物處理技術(shù)等方法因?yàn)槌杀靖?、容易產(chǎn)生有害的小分子殘留物、處理廢水量小等缺點(diǎn)而難以應(yīng)用。相對(duì)而言，吸附處理技術(shù)可以很好地處理大流量、成分復(fù)雜、難于降解的廢水，長(zhǎng)期以來為重要的污水處理方法。最近天然高分子吸附劑受到廣泛重視。天然高分子及其改性吸附劑具有原料來源廣、成本低、毒性小，合成工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品易降解等優(yōu)點(diǎn)，所以研究開發(fā)改性天然高分子捕集劑成為目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在眾多天然高分子材料中，殼聚糖來源廣泛、成本低廉、無毒、易降解、容易改性的且具有優(yōu)良的吸附性能而備受關(guān)注。但是殼聚糖不溶于水不及有機(jī)溶劑，能溶于一些低酸度水溶液，極大地限制了其應(yīng)用范圍。無機(jī)納米二氧化硅介質(zhì)具有良好的化學(xué)特性及表面容易修飾功能基團(tuán)。由于其表面積大，很容易團(tuán)聚，為了使其在溶液中很好分散，通常對(duì)其顆粒表面進(jìn)行接枝改性。常用的改性劑有娃燒偶聯(lián)劑如Y_( 2, 3-環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基娃燒、欽酸酯偶聯(lián)劑、超分散劑，有機(jī)高分子等。目前，有機(jī)高分子和無機(jī)物復(fù)合改性的復(fù)合材料為重要的研究領(lǐng)域。采用有機(jī)物復(fù)合的改性納米二氧化硅材料具有適用PH范圍寬、穩(wěn)定性好、吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于污水的吸附處理。而現(xiàn)有研究工作對(duì)納米二化硅改性的聚合物大都集中于丙烯酸酯類合成高分子聚合物，而采用天然糖類衍生物協(xié)同硅偶聯(lián)劑對(duì)納米二氧化硅改性并用于印染廢水處理的較少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種生態(tài)環(huán)保的雙醛殼聚糖改性的納米二氧化硅的制備方法以及具體在印染廢水中的應(yīng)用，從而解決染料污水不易處理的難題。
[0004]多糖改性納米二氧化硅的制備方法及在印染廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟:
1)、將摩爾比為1:0.5-2的高碘酸酸鹽與殼聚糖進(jìn)行選擇性氧化，在30°C條件下置于恒溫振蕩染樣機(jī)中避光反應(yīng)1-3小時(shí)，再加入30-60毫升0.lmol/L的乙二醇繼續(xù)反應(yīng)
0.5-2h，取出懸浮液，用循環(huán)水式真空泵抽濾，取出濾液，在濾液中加入150ml丙酮，避光沉淀2h，抽濾后獲得氧化雙醛殼聚糖；
2)、將納米二氧化硅加入甲苯溶液中超聲分散，緩慢攪拌，加入納米二氧化硅質(zhì)量的10-30%的氧化雙醛殼聚糖后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，60-90°C(轉(zhuǎn)速2000rpm-10000 rpm)攪拌0.5-2小時(shí)，再加入硅偶聯(lián)劑，70-90°C攪拌3-5小時(shí)，得到丙酮沉淀并過濾，乙醇洗滌，冷凍干燥，得到氧化雙殼聚糖硅偶聯(lián)的-二氧化硅納米復(fù)合物。
[0005]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟I)中的高碘酸酸鹽為高碘酸鈉、高碘酸鉀中的一種或兩種組合物。
[0006]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟2)中的硅偶聯(lián)劑為胺丙基乙氧基硅氧烷，用量為納米二氧化硅的20-50%。
[0007]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述納米二氧化硅濃度為2g/L_12g/L。
[0008]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的納米二氧化硅納米粒徑范圍在10nm-80nm。
[0009]得到氧化雙殼聚糖硅偶聯(lián)的-二氧化硅納米復(fù)合物，該納米復(fù)合物為淡黃色。
[0010]所述方法制備的改性納米二氧化硅吸附劑用于吸附印染廢水中的染料類型為直接染料和活性染料。
[0011]本發(fā)明有益效果:
本發(fā)明本發(fā)明所使用的殼聚糖原料價(jià)格低廉易得，合成工藝成熟，本發(fā)明所述方法制備的改性納米二氧化硅吸附劑用于吸附印染廢水中的染料，當(dāng)使用改性納米二氧化硅濃度為2g/L-12g/L，超聲條件下，脫色率可達(dá)到98%以上的效果。本發(fā)明改性納米二氧化硅吸附劑為節(jié)能、生態(tài)環(huán)保型吸附劑，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
圖1為本發(fā)明吸附溫度對(duì)改性納米二氧化硅吸附率影響結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明吸附時(shí)間對(duì)改性納米二氧化硅吸附性能的影響結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
實(shí)施例一:
多糖改性納米二氧化硅的制備方法及在印染廢水處理中的應(yīng)用，包括以下步驟:I)、將摩爾比為1:0.5-2的高碘酸酸鹽與殼聚糖進(jìn)行選擇性氧化，其中，碘酸鈉、高碘酸鉀中的一種或兩種組合物，在30°C條件下置于恒溫振蕩染樣機(jī)中避光反應(yīng)1-3小時(shí)，再加入30-60毫升0.lmol/L的乙二醇繼續(xù)反應(yīng)0.5-2h，取出懸浮液，用循環(huán)水式真空泵抽濾，取出濾液，在濾液中加入150ml丙酮，避光沉淀2h，抽濾后獲得氧化雙醛殼聚糖；
2)、將粒徑范圍在10nm-80nm，濃度為2g/L_12g/L的納米二氧化硅加入甲苯溶液中超聲分散，緩慢攪拌，加入納米二氧化硅質(zhì)量的10-30%的氧化雙醛殼聚糖后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，60-900C (轉(zhuǎn)速2000rpm-10000 rpm)攪拌0.5-2小時(shí)，再加入硅偶聯(lián)劑，其中，硅偶聯(lián)劑為胺丙基乙氧基硅氧烷，用量為納米二氧化硅的20-50%，70-90°C攪拌3-5小時(shí)，得到丙酮沉淀并過濾，乙醇洗滌，冷凍干燥，得到氧化雙殼聚糖硅偶聯(lián)的-二氧化硅納米復(fù)合物。
[0014]得到氧化雙殼聚糖硅偶聯(lián)的-二氧化硅納米復(fù)合物，該納米復(fù)合物為淡黃色。改性納米二氧化硅吸附劑用于吸附印染廢水中的染料類型為直接染料和活性染料。
[0015]實(shí)施例二:
一種氧化雙醛殼多糖改性的納米二氧化硅水處理劑的制備
將5g粒徑范圍在30nm納米S12超聲分散于150ml甲苯溶劑中，向分散體系中加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的氧化雙醛殼聚糖，N2保護(hù)下，90°C高速攪拌I小時(shí)，再加入20%的胺丙基乙氧基硅氧烷，90°C攪拌4小時(shí)，得到淡黃色溶液，丙酮沉淀反應(yīng)物，抽濾，納米粒子用無水乙醇多次洗滌，冷凍干燥12h，得到淡黃色改性納米二氧化硅粒子。
[0016]實(shí)施例三:
氧化雙醛殼多糖的制備
將殼聚糖0.3mol/L高碘酸鈉溶液中，保持104_:CS摩爾比為1:0.62，在30°C條件下置于恒溫振蕩染樣機(jī)中避光反應(yīng)2h，再加入40毫升0.lmol/L的乙二醇繼續(xù)反應(yīng)0.5h，，用循環(huán)水式真空泵抽濾，取出濾液，在濾液中加入150ml丙酮，避光沉淀2h，抽濾后獲得。
[0017]實(shí)施例四:
改性納米二氧化硅吸附劑用于吸附印染廢水中的染料
當(dāng)使用改性納米二氧化硅濃度為2g/L-12g/L，染料廢水pH為2.56，吸附60分鐘，對(duì)染料脫色率可達(dá)到98%以上的效果。
[0018]如圖1所示，吸附溫度對(duì)改性納米S12吸附性能的影響結(jié)構(gòu)示意圖?；钚约tM3B的吸收率高達(dá)98%。而溫度的提高，改性納米S12對(duì)染料的吸附率也隨之增大，但增大的幅度不多，從環(huán)保節(jié)能的角度，改性的納米二氧化硅適宜用30°C處理染料。如圖2所示，吸附時(shí)間對(duì)改性納米S12吸附性能的影響，隨著時(shí)間的增大,改性納米二氧化硅對(duì)染料的吸附率增大，且初始的吸附速度很快。
[0019]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.多糖改性納米二氧化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、將摩爾比為1:0.5-2的高碘酸酸鹽與殼聚糖進(jìn)行選擇性氧化，在30°C條件下置于恒溫振蕩染樣機(jī)中避光反應(yīng)1-3小時(shí)，再加入30-60毫升0.lmol/L的乙二醇繼續(xù)反應(yīng)0.5-2h，取出懸浮液，用循環(huán)水式真空泵抽濾，取出濾液，在濾液中加入150ml丙酮，避光沉淀2h，抽濾后獲得氧化雙醛殼聚糖； 2)、將納米二氧化硅加入甲苯溶液中超聲分散，緩慢攪拌，加入納米二氧化硅質(zhì)量的10-30%的氧化雙醛殼聚糖后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，60-90°C下轉(zhuǎn)速為2000rpm-10000 rpm攪拌0.5-2小時(shí)，再加入硅偶聯(lián)劑，70-90°C攪拌3-5小時(shí)，得到丙酮沉淀并過濾，乙醇洗滌，冷凍干燥，得到氧化雙殼聚糖硅偶聯(lián)的-二氧化硅納米復(fù)合物。
2.如權(quán)利要求1所述的多糖改性納米二氧化硅的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中的高碘酸酸鹽為高碘酸鈉、高碘酸鉀中的一種或兩種組合物。
3.如權(quán)利要求1所述的多糖改性納米二氧化硅的制備方法，其特征在于:所述步驟2)中的硅偶聯(lián)劑為胺丙基乙氧基硅氧烷，用量為納米二氧化硅的20-50%。
4.如權(quán)利要求1或3任意一項(xiàng)所述的多糖改性納米二氧化硅的制備方法，其特征在于:所述納米二氧化硅濃度為2g/L-12g/L。
5.如權(quán)利要求1或3或4任意一項(xiàng)所述的多糖改性納米二氧化硅的制備方法，其特征在于:所述的納米二氧化硅納米粒徑范圍在10nm-80nm。
6.由權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的制備方法制得得多糖改性納米二氧化硅在印染廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于:所述方法制備的改性納米二氧化硅吸附劑用于吸附印染廢水中的染料類型為直接染料和活性染料。
【文檔編號(hào)】C02F103/30GK104148025SQ201310561530
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】鄭成輝, 何雪梅, 周天池 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院