本發(fā)明涉及一種用于含銅廢水處理的微流控合成印跡吸附劑，屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，廢水中重金屬污染已成為當(dāng)前最嚴(yán)峻的環(huán)境問題之一。含重金屬的廢水可直接或間接的造成人類和牲畜的永久性中毒，銅對(duì)人體造血、細(xì)胞生長(zhǎng)、人體某些酶的活動(dòng)以及內(nèi)分泌腺功能均有影響，如攝入過量的銅，就會(huì)刺激消化系統(tǒng)，引起腹痛、嘔吐，甚至死亡。吸附技術(shù)在水污染控制和水凈化領(lǐng)域發(fā)揮著其它技術(shù)無法替代的作用。吸附材料是指具有某種特定分子或離子，從而具有選擇性親和作用的高分子材料，這類材料一般具有較大的孔徑和比表面積，能有效的從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質(zhì)，具有制造方便、容易再生、較高的機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)。但傳統(tǒng)的吸附材料由于很難生物降解，使用廢棄后往往對(duì)環(huán)境造成污染。天然高分子化合物如纖維素、殼聚糖等具有多種功能基團(tuán)，且來源經(jīng)濟(jì)廣泛，具有良好的生物相容性和生物降解性能，因此，已成為制備吸附樹脂的重要原料。

傳統(tǒng)的制備殼聚糖微球的方法有乳化‐交聯(lián)法、反向懸浮法、單凝聚法等，這些方法大多存在微球尺寸不均一、不可控、制備效率不高、重復(fù)性較差等特點(diǎn)，而殼聚糖微球的大小和單分散性對(duì)于其吸附方面的應(yīng)用至關(guān)重要。因此，應(yīng)用微流控設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)微球的數(shù)目及大小的精確控制，制備出粒徑均勻、高單分散性的吸附劑，實(shí)現(xiàn)了高效的吸附性能。為了能進(jìn)一步的提高吸附過程的效率和可靠性，也是工業(yè)上對(duì)銅離子高效特定選擇性吸附性能的需求，我們采用了離子印跡技術(shù)。

離子印跡技術(shù)是指為獲得在空間和結(jié)合位點(diǎn)上與某一離子完全匹配的聚合物的制備技術(shù)，這種聚合物被稱為離子印跡聚合物。離子印跡聚合物帶有許多固定形狀和大小的空穴，空穴內(nèi)通常帶有確定排列的功能基團(tuán)，它對(duì)印跡離子的立體結(jié)構(gòu)具有記憶功能。

因此，我們利用微流控及離子印跡技術(shù)制備的這種殼聚糖吸附劑對(duì)銅離子具有選擇吸附性，吸附效率高，吸附溶液大，而且操作簡(jiǎn)單、成本低廉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高對(duì)含銅離子工業(yè)廢水的吸附效率以及滿足對(duì)銅離子的特定選擇吸附的需求，本發(fā)明出一種用于含銅廢水處理的微流控合成印跡吸附劑，制作該吸附劑的方法操作簡(jiǎn)單，得到的吸附劑吸附效率高且對(duì)銅離子具有選擇吸附性。

本發(fā)明指通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于含銅廢水處理的微流控合成印跡吸附劑，其特征在于，所述的吸附劑是通過以下方法制備而成的：

1)將可溶性的銅鹽和乙酸溶解在殼聚糖溶液中，并加熱攪拌，得到分散相，銅離子、殼聚糖和乙酸的質(zhì)量比為1∶(1～5)∶(1～4)，

2)通過微流控裝置用連續(xù)相剪切步驟1)所得的分散相，并將形成的微液滴引入到裝有固化液的燒杯中進(jìn)行交聯(lián)固化，

3)將固化好的微液滴使用脫附劑進(jìn)行脫附，并洗凈、烘干，即制得用于含銅廢水處理的微流控合成印跡吸附劑；

其中，連續(xù)相為司班與正辛烷或司班與正辛醇的混合溶液，司班在連續(xù)相中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～4％，正辛烷或正辛醇為油相；

固化液為連續(xù)相與固化劑的混合物，其中固化液中固化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～2％，所述的固化劑為戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、冠醚中的一種；

可溶性銅鹽可以為氯化銅、硫酸銅、硝酸銅、醋酸銅中的一種，這些銅鹽提供的銅離子都為正二價(jià)的銅離子。

所述步驟1)中，配制分散相的加熱溫度為50～80℃，時(shí)間為3～5小時(shí)。

所述步驟2)中，使用微流控裝置將連續(xù)相剪切分散相時(shí)，其分散相與連續(xù)相的流速比為(5:65)～(10:65)。

所述步驟2)中，燒杯中裝有的固化液的量為40～80毫升，固化時(shí)間為0.5～3小時(shí)。

所述步驟3)中，脫附劑可為硝酸、鹽酸、乙二胺四乙酸中的一種，其濃度為0.1～0.5mol/L。

所述步驟3)中，烘干溫度為30～50℃，烘干時(shí)間為2～10小時(shí)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明是基于微流控造粒技術(shù)應(yīng)用離子印跡技術(shù)制備了一種用于含銅廢水處理的微流控合成印跡吸附劑，該吸附劑對(duì)于銅離子具有選擇吸附性，吸附效率高，吸附溶液大，操作簡(jiǎn)單、成本低廉，且具有可重復(fù)使用性能；使用微流控造粒技術(shù)，顆粒粒徑均勻，組分、形貌和大小均一，對(duì)于含銅離子的工業(yè)廢水的處理具有深遠(yuǎn)的研究前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的銅離子印跡吸附劑的制備過程示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1：

吸附劑的制備步驟：

1)在100毫升的燒杯中加入1.6克殼聚糖，然后加入40毫升去離子水，再加入0.3824克的氯化銅晶體，放在磁力攪拌器上攪拌，攪拌的同時(shí)加入0.8毫升冰乙酸，充分溶解后，放在水浴鍋中以60℃的恒溫加熱3小時(shí)，得到分散相；

2)在250毫升燒杯中加入3克的司班，再加入209毫升的正辛烷，攪拌1小時(shí)得到連續(xù)相；在250毫升燒杯中加入3克的司班，再加入205毫升的正辛烷，最后加入3毫升的戊二醛，攪拌1小時(shí)得到水浴固化液；使用微流控裝置，以分散相與連續(xù)相的流速比為5:65，用連續(xù)相剪切配制好的分散相，并將形成的液滴引入到裝有60毫升水浴固化液的燒杯中，水浴固化1小時(shí)；

3)將固化好的微液滴用乙醇溶液以及去離子水清洗，由于加入了離子印跡所需的銅鹽，清洗完的微球呈淡綠色，然后使用乙二胺四乙酸脫附劑進(jìn)行脫附15分鐘，再次清洗抽濾，脫附后的微球則成淡黃色，可以很明顯的看出顏色由淡綠色變成淡黃色，這說明之前配制分散相加入的印跡銅

鹽已經(jīng)被成功脫附下來，最后在40℃下烘干3小時(shí)，得到所需的吸附劑。

其整個(gè)制備流程如附圖1所示，首先是殼聚糖與銅離子的螯合反應(yīng)，其次是戊二醛的交聯(lián)反應(yīng)，最后是吸附劑的脫附過程。

實(shí)施例1制備的吸附劑對(duì)銅離子的吸附能力顯著，吸附平衡時(shí)間為76小時(shí)，最大吸附量為75mg/g。

實(shí)施例2：

按照實(shí)施例1的制備方法，把水浴固化時(shí)間改為3小時(shí)，制得所需的吸附劑，吸附銅離子后，得到其吸附平衡時(shí)間為85小時(shí)，最大吸附量為60mg/g。

實(shí)施例3：

按照實(shí)施例1的制備方法，把加入氯化銅晶體的量改為0.1克，制得所需的吸附劑，吸附銅離子后，得到其吸附平衡時(shí)間為90小時(shí)，最大吸附量為68mg/g。