一種改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑的製作方法
2023-05-25 05:45:26 1
一種改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑的製作方法
【專利摘要】本發明屬於水處理【技術領域】，具體涉及一種用於水體系中去除微量汞的吸附劑。該吸附劑採用聚乙烯醇與殼聚糖混合作為基體，並且在基體表面沉積溴化物以及二氧化鈦進行改性得到，它不僅能保證吸附劑具有足夠的力學強度和尺寸穩定性等物理與力學性能，而且它能顯著提高其對汞離子的吸附性能，尤其是在微/痕量汞離子環境下對汞離子的有效吸收性能，並且該吸附劑的製備方法簡便易行，合成效率高，應用範圍廣泛。
【專利說明】一種改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑
【技術領域】
[0001]本發明屬於水處理【技術領域】，具體涉及一種用於水體系中去除微量汞的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑。
【背景技術】
[0002]汞是毒性很大的重金屬，如不妥善處理，會給水生動物以及人類的健康造成很大的危害，因此國家廢水排放標準(GB15581-95)對汞排放有嚴格的要求，同時汞汙染也已日益受到國際社會的高度重視，國際汞公約也對汞的使用與排放有更嚴格的約束。
[0003]傳統的含汞廢水的處理方法主要有化學沉澱法、金屬還原法、吸附法、離子交換法、膜分離法、微生物法等。
[0004]化學沉澱法是應用較普遍的一種含汞廢水的處理方法，該法具有工藝簡單、操作方便、經濟實用等優點。常見的沉澱劑為石灰、硫化物、聚合硫酸鐵、碳酸鹽，以及它們的混合物。化學沉澱法易於快速去除大量的汞金屬離子，但由於受沉澱劑和環境條件的影響，出水濃度往往達不到排放要求，因此還需進一步處理，產生的沉澱物必須很好的處理處置，否則會造成二次汙染。
[0005]離子交換法處理含汞廢水，淨化程度高，無二次汙染，但該法受廢水中雜質的影響以及交換劑品種、產量和成本的限制。
[0006]電滲析是膜分離技術的一種，它是在直流電場作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇性，把電解質從溶液中分離出來，從而實現溶液的淡化、濃縮、精製或純化的目的。
[0007]吸附法是利用多孔性的固體物質，使水中的一種或多種物質被吸附在固體表面而除去的方法。可用於處理含汞廢水的吸附劑有:活性炭、風化煤、磺化煤、高爐礦渣、沸石、殼聚糖、硅藻土、改良纖維、活性氧化鋁、蛋殼等。吸附法具有去除率高、設備相對簡單等特點。吸附劑處理含汞廢水的控制條件比較多，如吸附劑的粒度、吸附劑的添加量、廢水的成分、廢水的含鉻濃度、PH值、吸附時間等。因此，仍然需要開發高效、成本低廉和使用方便的吸附劑材料體系及其製備技術。
[0008]目前，採用改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑在國內外還未見報導。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，提供一種製備工藝簡單、無二次汙染、除汞能力強的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑。
[0010]本發明提供的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑，由下述方法製備獲得:
[0011](I)配製質量比為5?10%的殼聚糖乙酸溶液，以及質量比為5?10%的聚乙烯醇水溶液，然後將上述兩種溶液按殼聚糖:聚乙烯醇=I: 1-2的質量比混合在一起攪勻，然後在攪拌狀態下加入表面活性劑，再攪拌約l_2h，升溫至60-80°C，繼續反應4-8小時，降低攪拌速度，加入溶液重量5?10%的20%戊二醛水溶液，反應3?12小時，經過濾、洗滌，製備得聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體；
[0012](2)將可溶性溴鹽配製成0.5-lmol/L的水溶液作為改性劑，對步驟(I)得到的聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體進行浸潰，其中改性劑與基體的質量比為10-20:100，浸潰時間為12-24h，然後在100-120°C下乾燥，得到中間成品；
[0013](3)將納米二氧化鈦溶於乙醇中形成懸浮溶液，將步驟(2)得到的中間成品浸潰於納米二氧化鈦懸浮溶液中，其中二氧化鈦與中間成品的質量比為5-20:100，攪拌12-18h，然後在100-120°C下烘乾固化5-10h，得到改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑。
[0014]更進一步的，所述的表面活性劑為非離子型表面活性劑，優選為吐溫80。
[0015]更進一步的,所述的表面活性劑的加入量為混合溶液質量的10-15%。
[0016]更進一步的，所述的可溶性溴鹽為溴化鉀或溴化鈉。
[0017]更進一步的，所述的二氧化鈦的晶型為銳鈦礦型與金紅石型的混合物，其重量比為 1:1。
[0018]本發明提出的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑，它不僅能保證吸附劑具有足夠的力學強度和尺寸穩定性等物理與力學性能，而且它能顯著提高其對汞離子的吸附性能，尤其是在微/痕量汞離子環境下對汞離子的有效吸收性能，並且該吸附劑的製備方法簡便易行，合成效率高，應用範圍廣泛。
[0019]本發明的優點在於:(1)該吸附劑採用聚乙烯醇與殼聚糖混合作為基體，並且在基體表面沉積溴化物以及二氧化鈦進行改性，嘗試新的基體材料，並利用溴化物與二氧化鈦共同協同吸附微量汞，取得了很好的吸附效果，顯著提高其對汞離子的吸附性能，尤其是在微/痕量汞離子環境下對汞離子的有效吸收性能，汞的去除率在99%以上；(2)本發明的製備方法具有工藝簡便、生產效率高、成本低廉等優點，可應用於濃度範圍更廣泛的含汞廢水的處理領域。
[0020]本發明所製備的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑吸附汞離子吸附容量和去除率，採用靜態吸附法檢測，步驟如下:
[0021]室溫下，稱取0.5g樣品投入IOOml錐形瓶中，該錐形瓶再分別加入25mL不同濃度Co下的萊離子溶液(0.1g/L、0.5g/L、lg/L、5g/L、10g/L、20g/L),調解pH值為7,在室溫下攪拌吸附45分鐘，過濾，用義大利DMA-80測汞儀測出稀釋測定液中Hg2+的濃度Cl。根據式
(I)和(2)分別計算吸附劑的吸附容量Q (mg/g)和去除率q (%)0
[0022]Q = (Co-Cl) *25/0.5 (I)
[0023]q = (Co-Cl) *100% /Co (2)
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例對本發明做進一步說明:
[0025]實施例1
[0026]配製質量比為5%的殼聚糖乙酸溶液，以及質量比為5%的聚乙烯醇水溶液，然後將上述兩種溶液按殼聚糖:聚乙烯醇=I: I的質量比混合在一起攪勻，然後在攪拌狀態下加入吐溫80，加入量為混合溶液質量的10%，再攪拌約lh，升溫至60°C，繼續反應4小時，降低攪拌速度，加入溶液重量5%的20%戊二醛水溶液，反應3小時，經過濾、洗滌，製備得聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體；[0027](2)將溴化鉀配製成lmol/L的水溶液作為改性劑，對步驟(I)得到的聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體進行浸潰，其中改性劑與基體的質量比為10:100，浸潰時間為12h，然後在100°C下乾燥，得到中間成品；
[0028](3)將納米二氧化鈦溶於乙醇中形成懸浮溶液，將步驟(2)得到的中間成品浸潰於納米二氧化鈦懸浮溶液中，其中二氧化鈦與中間成品的質量比為5:100，攪拌12h，然後在100°C下烘乾固化10h，得到改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑。
[0029]經靜態吸附法檢測，該吸附劑對25mL初始濃度為0.lg/L的硝酸汞吸附45分鐘，測得其殘餘汞離子濃度分別為1.0mg/L，其吸附容量分別為4.95mgHg/g吸附劑，去除率分別為99.0%。
[0030]經靜態吸附法檢測，該吸附劑對25mL初始濃度為20g/L的硝酸汞吸附45分鐘，測得其殘餘汞離子濃度分別為180.0mg/L，其吸附容量分別為991.0mgHg/g吸附劑，去除率分別為 99.1!%。
[0031]實施例2
[0032](I)配製質量比為10%的殼聚糖乙酸溶液，以及質量比為10%的聚乙烯醇水溶液，然後將上述兩種溶液按殼聚糖:聚乙烯醇=I: 2的質量比混合在一起攪勻，然後在攪拌狀態下加入吐溫80，加入量為混合溶液質量的15%，再攪拌約2h，升溫至80°C，繼續反應6小時，降低攪拌速度，加入溶液重量8%的20%戊二醛水溶液，反應6小時，經過濾、洗滌，製備得聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體；
[0033](2)將溴化鈉配製成0.5mol/L的水溶液作為改性劑，對步驟(I)得到的聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體進行浸潰，其中改性劑與基體的質量比為20:100，浸潰時間為15h，然後在120°C下乾燥，得到中間成品；
[0034](3)將納米二氧化鈦溶`於乙醇中形成懸浮溶液，二氧化鈦的晶型為銳鈦礦型與金紅石型的混合物，其重量比為1:1，將步驟(2)得到的中間成品浸潰於納米二氧化鈦懸浮溶液中，其中二氧化鈦與中間成品的質量比為10:100，攪拌15h，然後在120°C下烘乾固化8h，得到改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑。
[0035]經靜態吸附法檢測，該吸附劑對25mL初始濃度為0.lg/L的硝酸汞吸附45分鐘，測得其殘餘汞離子濃度分別為0.70mg/L，其吸附容量分別為4.97mgHg/g吸附劑，去除率分別為 99.3!%。
[0036]經靜態吸附法檢測，該吸附劑對25mL初始濃度為20g/L的硝酸汞吸附45分鐘，測得其殘餘汞離子濃度分別為150.0mg/L，其吸附容量分別為992.5mgHg/g吸附劑，去除率分別為 99.3!%。
【權利要求】
1.一種改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑，由下述方法製備獲得: (1)配製質量比為5?10%的殼聚糖乙酸溶液，以及質量比為5?10%的聚乙烯醇水溶液，然後將上述兩種溶液按殼聚糖:聚乙烯醇=I: 1-2的質量比混合在一起攪勻，然後在攪拌狀態下加入表面活性劑，再攪拌約l_2h，升溫至60-80°C，繼續反應4-8小時，降低攪拌速度，加入溶液重量5?10%的20%戊二醛水溶液，反應3?12小時，經過濾、洗滌，製備得聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體； (2)將可溶性溴鹽配製成0.5-lmol/L的水溶液作為改性劑，對步驟(I)得到的聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體進行浸潰，其中改性劑與基體的質量比為10-20:100，浸潰時間為12-24h，然後在100-120°C下乾燥，得到中間成品； (3)將納米二氧化鈦溶於乙醇中形成懸浮溶液，將步驟(2)得到的中間成品浸潰於納米二氧化鈦懸浮溶液中，其中二氧化鈦與中間成品的質量比為5-20:100，攪拌12-18h，然後在100-120°C下烘乾固化5-10h，得到改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑。
2.根據權利要求1所述的除汞吸附劑，其特徵在於所述的表面活性劑為非離子型表面活性劑，優選為吐溫80。
3.根據權利要求1所述的除汞吸附劑，其特徵在於所述的表面活性劑的加入量為混合溶液質量的10-15%。
4.根據權利要求1所述的除汞吸附劑，其特徵在於所述的可溶性溴鹽為溴化鉀或溴化鈉。
5.根據權利要求1所述的除汞吸附劑，其特徵在於所述的二氧化鈦的晶型為銳鈦礦型與金紅石型的混合物，其重量比為1:1。
【文檔編號】C02F1/64GK103447010SQ201310465468
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年10月8日 優先權日:2013年10月8日
【發明者】毛秀惠 申請人:慈谿市科創電子科技有限公司