申请日2018.07.02
公开(公告)日2018.10.26
IPC分类号B01J20/24; B01J20/28; B01J20/30; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种处理废水中阴离子的壳聚糖/疏水蒙脱土吸附材料的制备方法及应用，属于环境保护中污水净化处理技术领域。以疏水改性蒙脱土颗粒作为乳液稳定剂，以壳聚糖乙酸溶液为内水相，液体石蜡作为有机分散介质，戊二醛作为交联剂，通过乳液交联法得壳聚糖/蒙脱土微球。采用该方法制备而得的壳聚糖/蒙脱土微球吸附剂对水中阴离子有良好的吸附性能和吸附容量，且疏水改性后的体系更易于从水中分离。本发明为废水中阴离子的去除提供了新技术参考，且具有良好的回收和循环利用效果。本发明所需原材料天然无毒，且常见易得，价格低廉，制备工艺简单，处理效率高，周期短，再生处理便捷，是处理废水中阴离子的一种有效吸附剂。
权利要求书
1.一种处理废水中阴离子的壳聚糖/疏水蒙脱土吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)疏水改性蒙脱土颗粒的制备
将w/v浓度为3-5%的蒙脱土浆在温度为40-60℃下水化4-6h;将相当于蒙脱土1.0CEC～8.0CEC的改性剂双十八烷基二甲基氯化铵溶于乙醇水溶液中，乙醇水溶液为乙醇和水的体积比为3:1-1:1，加入水化后的蒙脱土浆溶液，反应4-6h;停止反应，离心分离，收集沉淀;抽滤，乙醇水溶液洗涤，收集滤饼，干燥12-24h，即得疏水改性的蒙脱土颗粒;
(2)壳聚糖醋酸溶液的制备
室温下，将壳聚糖加入v/v浓度为0.1-2%的乙酸溶液中，搅拌使壳聚糖充分溶解后静置过夜;
(3)Pickering乳液的制备
将步骤(1)所得物按照w/v浓度为2-5%分散于液体石蜡中，搅拌24h，使颗粒充分分散;在5000-8000rpm均质分散下，将步骤(2)的壳聚糖的醋酸溶液按体积比1:1-1:3加入上述液体石蜡中，剪切乳化10-15min，得到Pickering乳液;
(4)壳聚糖/疏水蒙脱土微球的制备
将步骤(3)所得Pickering乳液于水浴锅升温至30-50℃，滴加适量体积分数为50%的戊二醛，搅拌反应4-6小时，将所得物加入乙醇超声破乳0.5-1小时，过滤后用乙醇及去离子水分别洗涤2-3次，冷冻后，于20-30℃真空干燥12-24小时至恒重，得壳聚糖/疏水蒙脱土微球。
2.一种交联壳聚糖/疏水蒙脱土微球用于对阴离子进行吸附的应用。
说明书
一种处理废水中阴离子的壳聚糖/疏水蒙脱土吸附材料的制备方法及应用
技术领域
本发明公开了一种处理废水中阴离子的壳聚糖/疏水蒙脱土吸附材料的制备方法及应用，属于环境保护中污水净化处理技术领域。
背景技术
废水处理是环境污染重点解决的问题之一。工业废水成分复杂，常含有铜等重金属离子、卤素和含氧酸根类阴离子等。废水中的不同价态阴离子，如卤族元素和铬酸根离子等，具有一定的应用价值，若直接排放，不仅污染环境且造成资源浪费。
以卤素之一的碘废水为例，该类废水通常来源于核工业，现有处理技术，如离子交换树脂法、碘化铜法、吹出法等，处理碘的效果各有差异。离子交换树脂法适用于从低浓度的原料液中提碘，而且吸附剂的选择性好，但是吸附剂容易受到原料液中其他杂质干扰，过程较为繁琐。碘化铜工艺相对复杂，回收效率不高。吹出法收率较高，操作简单，但对碘的含量要求较严格，而且设备费用高，能源动力消耗大，一般适合大规模生产。吸附法工艺过程相对简单、吸附速率快、吸附容量大且痕量处理能力强，在处理阴离子废水具有一定的优势。
本发明通过乳化交联法制备壳聚糖/疏水蒙脱土交联微球，将其用于吸附水中不同阴离子。本发明避免了传统工艺复杂等不足，为废水中阴离子的去除提供了技术参考。
发明内容
本发明针对目前银基、铜基吸附材料成本大、制备工艺复杂等缺点，提供了一种去除废水中阴离子的方法。本发明具有原材料价格低廉、吸附效率高、周期短、工艺简单、易控制、吸附成本可控且可大规模应用于生产等特点。
本发明的技术方案：
一种处理废水中阴离子的壳聚糖/疏水蒙脱土吸附材料的制备方法，步骤如下：
(1)疏水改性蒙脱土颗粒的制备
将w/v浓度为3-5%的蒙脱土浆在温度为40-60℃下水化4-6h;将相当于蒙脱土1.0CEC～8.0CEC的改性剂双十八烷基二甲基氯化铵溶于乙醇水溶液中乙醇水溶液为乙醇和水的体积比为3:1-1:1，加入水化后的蒙脱土浆溶液，反应4-6h;停止反应，离心分离，收集沉淀;抽滤，乙醇水溶液洗涤，收集滤饼，干燥12-24h，即得疏水改性的蒙脱土颗粒;
(2)壳聚糖醋酸溶液的制备
室温下，将一质量份的壳聚糖加入v/v浓度为0.1-2%的乙酸溶液中，搅拌使壳聚糖充分溶解后静置过夜;
(3)Pickering乳液的制备
将步骤(1)所得物按照w/v浓度为2-5%分散于液体石蜡中，搅拌24h，使颗粒充分分散;在5000-8000rpm均质分散下，将步骤(2)的壳聚糖的醋酸溶液按体积比1:1-1:3加入上述液体石蜡中，剪切乳化10-15min，得到Pickering乳液;
(4)壳聚糖/疏水蒙脱土微球的制备
将步骤(3)所得Pickering乳液于水浴锅升温至30-50℃，滴加适量体积分数为50%的戊二醛，搅拌反应4-6小时，将所得物加入乙醇超声破乳0.5-1小时，过滤后用乙醇及去离子水分别洗涤2-3次，冷冻后，于20-30℃真空干燥12-24小时至恒重，得壳聚糖/疏水蒙脱土微球。
所述的乙醇均为无水乙醇;
所述的溶剂为去离子水。
采用本发明方法得到的交联壳聚糖/疏水蒙脱土微球对阴离子进行吸附：
(1)吸附过程：
分别称取5份0.1g上述制备的吸附剂加入到100mL阴离子水溶液中于恒温振荡器中，恒温振荡下进行吸附操作。每隔一定时间测定分析水相中残余离子浓度直至平衡。
采用下式计算吸附量(Qe)
式中Qe为平衡时壳聚糖/疏水蒙脱土微球的吸附量(mmol·g-1);Co和Ce分别为水相中阴离子的初始浓度(mmol·L-1)和平衡时浓度(mmol·L-1);m为所加吸附剂质量(g);V为液相体积(L)。
(2)吸附剂再生过程
将吸附平衡后的微球用去离子水反复洗涤多次，用滤纸吸干表面水分后干燥至恒重，然后将其加入一定量(100-500mL)的NaCl水溶液解吸剂中。恒温振荡至测定溶液中阴离子的浓度不再改变。
本发明的有益效果：本发明提出了一种采用壳聚糖/疏水蒙脱土微球吸附处理阴离子废水的方法，该方法采用乳化交联手段，选择戊二醛为交联剂，得到具有高比表面积的壳聚糖/疏水蒙脱土微球用于吸附。与传统阴离子处理方法相比，本发明选取的壳聚糖和蒙脱土来源广泛，且安全无毒;吸附剂制备过程简单，不引入金属离子、表面活性剂造成二次污染，且大小可控，易于操作;利用壳聚糖及改性蒙脱土氨基在酸性水溶液中质子化与阴离子产生电荷间作用的特点，对阴离子具有较高吸附容量，且再生过程简便。