殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及殼聚糖?磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法：以殼聚糖為初始原料，與碳納米管進(jìn)行復(fù)合，得殼聚糖復(fù)合碳納米管；以殼聚糖復(fù)合碳納米管為基礎(chǔ)，以環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑，得交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管；最后與金屬離子形成配合物，制備得殼聚糖?磁性碳納米管復(fù)合吸附材料。該方法制備的殼聚糖?磁性碳納米管復(fù)合吸附材料制備工藝簡單、低成本，對(duì)重金屬離子有較高的選擇性，在酸性介質(zhì)中有較大的化學(xué)穩(wěn)定性。
【專利說明】
殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境納米新功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程的加速和一些不法商人對(duì)利益的盲目追求，食品重金屬污染問題越來越突出，已經(jīng)成為危害人類身體健康的一個(gè)重大問題。因此能夠?qū)θ芤褐亟饘匐x子有高效分離功能的材料的開發(fā)不僅是是資源循環(huán)利用的有效方式，也是為環(huán)境污染治理所緊迫需要。在分離和富集有害重金屬離子的眾多方法中，吸附法是較為有效和廣泛使用的方法。生物吸附劑，由于其可再生性，自然降解性，價(jià)格低廉，已經(jīng)成為這個(gè)領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。
[0003]殼聚糖是甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物，含有大量的活性羥基及氨基，對(duì)重金屬離子有高效的吸附選擇性。在近些年殼聚糖及其衍生物在水處理中的應(yīng)用越來越受到人們的重視，但是殼聚糖在酸性條件下易溶解，極大地限制了殼聚糖的PH適用范圍。碳納米管(CNTs)具有比表面積大、吸附容量大等優(yōu)點(diǎn)，然而傳統(tǒng)的磁性碳納米管吸附劑制備存在工藝復(fù)雜、無法在酸性溶液中使用等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提供了殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:該技術(shù)方案主要包括以下步驟:
[0006](I)以殼聚糖為初始原料，與碳納米管進(jìn)行復(fù)合，得殼聚糖復(fù)合碳納米管；
[0007](2)以上述殼聚糖復(fù)合碳納米管為基礎(chǔ)，以環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑，得交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管；
[0008](3)以上述交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管為基礎(chǔ)，與金屬離子形成配合物，制備得殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料。
[0009]所述方法進(jìn)一步包括:
[0010](I)稱取0.1?Ig殼聚糖和0.1?2g碳納米管于燒杯，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?5%的稀醋酸溶液中，攪拌5?1min,使混合均勻；再加入0.05?0.8g碳酸鹽,攪拌至氣泡均勻，靜置1min ;采用氫氧化鈉溶液反復(fù)洗滌、抽濾至溶液pH值為中性時(shí)止；真空干燥，即得殼聚糖復(fù)合碳納米管。
[0011](2)室溫下，向殼聚糖復(fù)合碳納米管中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4?6%的NaOH溶液，然后升溫至68?72°C，滴加環(huán)氧氯丙烷1.0?1.7ml，攪拌反應(yīng)4?6小時(shí)；將其過濾后水洗，直至洗滌液的PH值達(dá)到中性；將其干燥至恒重，得交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管；
[0012](3)以I?8% (wt% )的醋酸水溶液為溶劑，以金屬鹽、交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管為溶質(zhì)，配制濃度為3?60g/L的殼聚糖溶液，在40?100°C的溫度下攪拌I?8小時(shí)，制得交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管金屬配合物溶液；與堿性凝固液接觸，制備得殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料；
[0013]所述步驟(I)中未純化碳納米管原始樣品，其樣品為化學(xué)氣相沉積法、激光法或電弧法制備未純化的碳納米管原始樣品。
[0014]所述步驟(I)中未純化碳納米管原始樣品為單壁碳納米管或多壁碳納米管。
[0015]所述步驟(I)中的碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸鈉或碳酸氫氨中任一種。
[0016]所述步驟(2)中的反應(yīng)溶劑均為去離子水。
[0017]所述步驟(3)中的金屬離子為銅、鈷、鎳、鎘、鉻、鋅、鉛、銀或鐵中的任一種，金屬離子的用量為按每克殼聚糖加入4.5mmoL.
[0018]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0019]該方法制備的殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料制備工藝簡單、低成本，對(duì)重金屬離子有較高的選擇性，在酸性介質(zhì)中有較大的化學(xué)穩(wěn)定性。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明實(shí)施方式主要提供殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法，為便于很好的理解，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。
[0021]對(duì)殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法，主要包括以下步驟:
[0022](I)以殼聚糖為初始原料，與碳納米管進(jìn)行復(fù)合，得殼聚糖復(fù)合碳納米管；
[0023](2)以上述殼聚糖復(fù)合碳納米管為基礎(chǔ)，以環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑，得交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管；
[0024](3)以上述交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管為基礎(chǔ)，與金屬離子形成配合物，制備得殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料。
[0025]實(shí)際中具體的制備方法，按下述步驟進(jìn)行:
[0026]稱取Ig殼聚糖和Ig多壁碳納米管于燒杯，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的稀醋酸溶液中，攪拌1min,使混合均勻；再加入0.8g碳酸鈉,攪拌至氣泡均勻,靜置1min ；,攪拌至氣泡均勻，靜置1min ;采用氫氧化鈉溶液反復(fù)洗滌、抽濾至溶液pH值為中性時(shí)止；真空干燥，即得殼聚糖復(fù)合碳納米管；
[0027]室溫下，向殼聚糖復(fù)合碳納米管中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的NaOH溶液，然后升溫至72°C，滴加環(huán)氧氯丙烷1.7ml，攪拌反應(yīng)6小時(shí)；將反應(yīng)所得的產(chǎn)物過濾后水洗，直至洗滌液的PH值達(dá)到中性；將其干燥至恒重，得交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管；
[0028]以I % (wt% )的醋酸水溶液為溶劑，以金屬鹽、交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管為溶質(zhì)，配制濃度為60g/L的殼聚糖溶液，在80°C的溫度下攪拌8小時(shí)，制得殼聚糖復(fù)合碳納米管溶液；將其與堿性凝固液接觸，制備得到殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料。
[0029]該方法制備的殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料制備工藝簡單、低成本，對(duì)重金屬離子有較高的選擇性，在酸性介質(zhì)中有較大的化學(xué)穩(wěn)定性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)以殼聚糖為初始原料，與碳納米管進(jìn)行復(fù)合，得殼聚糖復(fù)合碳納米管； (2)以上述殼聚糖復(fù)合碳納米管為基礎(chǔ)，以環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑，得交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管； (3)以上述交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管為基礎(chǔ)，與金屬離子形成配合物，制備得殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法，包括與碳納米管的復(fù)合、交聯(lián)改性和與金屬離子形成配合物的過程，其特征在于:所述與碳納米管的復(fù)合過程包括以下步驟: (1)稱取0.1?Ig殼聚糖和0.1?2g碳納米管于燒杯，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?5%的稀醋酸溶液中，攪拌5?1min,使混合均勻； (2)向上述步驟(I)的溶液中加入0.05?0.8g碳酸鹽，攪拌至氣泡均勻，靜置1min ； (3)采用氫氧化鈉溶液反復(fù)洗滌、抽濾至溶液pH值為中性時(shí)止；真空干燥，即得殼聚糖復(fù)合碳納米管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法，包括與碳納米管的復(fù)合、交聯(lián)改性和與金屬離子形成配合物的過程，其特征在于:所述交聯(lián)改性過程包括以下步驟: (1)室溫下，向殼聚糖復(fù)合碳納米管中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4?6%的NaOH溶液，然后升溫至68?72°C，滴加環(huán)氧氯丙烷1.0?1.7ml，攪拌反應(yīng)4?6小時(shí)； (2)將步驟(I)反應(yīng)所得的產(chǎn)物過濾后水洗，直至洗滌液的pH值達(dá)到中性；將其干燥至恒重，得交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法，包括與碳納米管的復(fù)合、交聯(lián)改性和與金屬離子形成配合物的過程，其特征在于:所述與金屬離子形成配合物過程包括以下步驟: (1)以I?8%(wt%)的醋酸水溶液為溶劑，以金屬鹽、交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管為溶質(zhì)，配制濃度為3?60g/L的殼聚糖溶液，在40?100°C的溫度下攪拌I?8小時(shí)，制得交聯(lián)殼聚糖復(fù)合碳納米管金屬配合物溶液； (2)將上述(I)中制得的所述殼聚糖復(fù)合碳納米管溶液與堿性凝固液接觸，制備得殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法的與碳納米管的復(fù)合過程，其特征在于:所述未純化碳納米管原始樣品，其樣品為化學(xué)氣相沉積法、激光法或電弧法制備未純化的碳納米管原始樣品。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法的與碳納米管的復(fù)合過程，其特征在于:所述未純化碳納米管原始樣品為單壁碳納米管或多壁碳納米管。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法的與碳納米管的復(fù)合過程，其特征在于:碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸鈉或碳酸氫氨中任一種。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法的交聯(lián)改性過程，其特征在于:所述的反應(yīng)溶劑均為去離子水。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述殼聚糖-磁性碳納米管復(fù)合吸附材料的制備方法的與金屬離子形成配合物的過程，其特征在于:所述金屬離子為銅、鈷、鎳、鎘、鉻、鋅、鉛、銀或鐵中的任一種，金屬離子的用量為按每克殼聚糖加入4.5mmoL.
【文檔編號(hào)】B01J20/28GK106064064SQ201410567837
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2014年10月22日 公開號(hào)201410567837.4, CN 106064064 A, CN 106064064A, CN 201410567837, CN-A-106064064, CN106064064 A, CN106064064A, CN201410567837, CN201410567837.4
【發(fā)明人】李孟順
【申請(qǐng)人】西安以鏘電子科技有限責(zé)任公司