CN102344586A - 壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备及其去除饮用水中微污染物方法 - Google Patents

壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备及其去除饮用水中微污染物方法 Download PDF

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李春颖
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Abstract

壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备及其去除饮用水中微污染物方法，它属于应用水处理领域。本发明要解决现有现有处理工艺对受污染水源水中氨氮的去除能力较差的技术问题。本发明制备方法如下：一、壳聚糖载铜的制备；二、壳聚糖载铜-竹炭复合材料制备；三、实际应用的方法，将制备的材料投放到给水混合沉淀池中3～5mg/L，进行搅拌2～3h，然后过滤即可有效的去除氨氮以及持久性污染物和重金属。氨氮去除率为70％～80％左右，重金属和持久性有机污染物得到部分去除。该复合材料具有较好的实际用途。

Description

壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备及其去除饮用水中微污染物方法
技术领域
本发明属于饮用水处理领域；具体涉及壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备及其去除饮用水中微污染物方法。
背景技术
近年来，随着经济的高速发展，我国大部分地表水和地下水受到了不同程度的污染，氨氮是主要的污染物之一。如果受污染的水源水不加处理或处理不当，导致自来水厂出水中的氨氮含量偏高，会造成管网中亚硝化菌和硝化菌的繁殖生长，从而使管网中硝酸盐和亚硝酸盐的含量超标。硝酸盐过量会使婴儿患上高铁血红蛋白症，当饮用水中硝态氮(NO3--N)含量高于10mg/L时就会使红血球不能带氧而导致婴儿窒息死亡；另外，硝酸盐和亚硝酸盐转化为亚硝胺后会产生“癌、致突变、致畸”的三致物质。
饮用水中的氨氮处理的方法主要有：沸石吸附法，电吸附法，曝气除氨法，折点加氯除氨法，生物处理法以及膜过滤法等。然而，在北方地区由于冬季的水温很低，以上传统的方法并不适合去除低温水中的氨氮。
发明内容
本发明要解决现有现有处理工艺对受污染水源水中氨氮的去除能力较差的技术问题；而提供了壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备及其去除饮用水中微污染物方法。
壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备方法是按下述步骤进行的：
一、将壳聚糖和醋酸按1∶50～100的质量比制成壳聚糖溶胶，将醋酸铜溶于去离子水中制成质量浓度为5％的醋酸铜溶液，然后按醋酸铜与壳聚糖的摩尔比为4～8∶1将壳聚糖溶胶滴入醋酸铜溶液中，搅拌均匀，再在室温下进行络合反应，络合反应时间为8h～24h，然后以100～180r/min速度搅拌同时加入碱溶液至pH值为8～11，然后用去离子水水洗至洗液为中性，再超滤，然后在50℃～70℃条件下真空干燥，然后粉碎，即得改性壳聚糖铜配合物；
二、将100mL质量浓度为15％的海藻酸钠水溶液静置脱泡，然后边搅拌边加入100mg竹炭和100mg改性壳聚糖铜配合物，搅拌成糊状，然后加入质量浓度为5％醋酸溶液，以100～200r/min速度进行搅拌30min，然后在70℃条件下烘干，水洗浸渍至中性后，再在70℃条件下烘干，粉碎，过筛，得到壳聚糖载铜-竹炭的复合材料。
壳聚糖载铜-竹炭的复合材料去除饮用水中微污染物方法是通过下述步骤实现的：将权利要求1制备的壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投入给水混合沉淀池搅拌2h～3h，即实现了去除饮用水中微污染物氨氮70％～80％左右的能力；其中壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投加量为3～5mg/L。
本发明中竹炭在水溶液中能够发挥对氨氮的吸附作用，壳聚糖铜配合物在水溶液中能够对氨氮起到吸附络合作用，当把两者进行交联复合时，对水体中的氨氮的吸附能力会得到很大的提高。
附图说明
图1是壳聚糖载铜-竹炭的复合材料放大1000倍的形态照片；图2是壳聚糖载铜-竹炭的复合材料放大5000倍的形态照片；图3是壳聚糖载铜-竹炭的复合材料放大10000倍的形态照片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备方法是按下述步骤进行的：
一、将壳聚糖和醋酸按1∶50～100的质量比制成壳聚糖溶胶，将醋酸铜溶于去离子水中制成质量浓度为5％的醋酸铜溶液，然后按醋酸铜与壳聚糖的摩尔比为4～8∶1将壳聚糖溶胶滴入醋酸铜溶液中，搅拌均匀，再在室温下进行络合反应，络合反应时间为8h～24h，然后以100～180r/min速度搅拌同时加入碱溶液至pH值为8～11，然后用去离子水水洗至洗液为中性，再超滤，然后在50℃～70℃条件下真空干燥，然后粉碎，即得改性壳聚糖铜配合物；
二、将100mL质量浓度为15％的海藻酸钠水溶液静置脱泡，然后边搅拌边加入100mg竹炭和100mg改性壳聚糖铜配合物，搅拌成糊状，然后加入质量浓度为5％醋酸溶液(醋酸溶液用量是将改性壳聚糖铜配合物溶解即可)，以100～200r/min速度进行搅拌30min，然后在70℃条件下烘干，水洗浸渍至中性后，再在70℃条件下烘干，粉碎，过筛，得到壳聚糖载铜-竹炭的复合材料(见图1-3)。
本实施方式在低温下对氨氮去除率为70～80％左右。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述壳聚糖和醋酸的质量比为1∶60～80。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述壳聚糖和醋酸的质量比为1∶70。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一所述醋酸铜与壳聚糖的摩尔比为5～7∶1。其它步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一所述醋酸铜与壳聚糖的摩尔比为6∶1。其它步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式六：本实施方式中壳聚糖载铜-竹炭的复合材料去除饮用水中微污染物方法是通过下述步骤实现的：将具体实施方式一制备的壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投入给水混合沉淀池搅拌2h～3h，即实现了去除饮用水中微污染物；其中壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投加量为3～5mg/L。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投加量为3.5～4.5mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六不同的是：壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投加量为4.0mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式六相同。
具体实施方式九：本实施方式中壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备方法是按下述步骤进行的：
一、将壳聚糖和醋酸按1∶60的质量比制成壳聚糖溶胶，将醋酸铜溶于去离子水中制成质量浓度为5％的醋酸铜溶液，然后按醋酸铜与壳聚糖的摩尔比为6∶1将壳聚糖溶胶滴入醋酸铜溶液中，搅拌均匀，再在室温下进行络合反应，络合反应时间为20h，然后以160r/min速度搅拌同时加入碱溶液至pH值为10，然后用去离子水水洗至洗液为中性，再超滤，然后在70℃条件下真空干燥，然后粉碎，即得改性壳聚糖铜配合物；
二、将100mL质量浓度为15％的海藻酸钠水溶液静置脱泡，然后边搅拌边加入100mg竹炭和100mg改性壳聚糖铜配合物，搅拌成糊状，然后加入质量浓度为5％醋酸溶液(醋酸溶液用量是将改性壳聚糖铜配合物溶解即可)，以150r/min速度进行搅拌30min，然后在70℃条件下烘干，水洗浸渍至中性后，再在70℃条件下烘干，粉碎，过筛，得到壳聚糖载铜-竹炭的复合材料。
本实施方式在低温下对氨氮去除率为75％。

Claims (8)

1.壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备方法，其特征在于壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备方法是按下述步骤进行的：
一、将壳聚糖和醋酸按1∶50～100的质量比制成壳聚糖溶胶，将醋酸铜溶于去离子水中制成质量浓度为5％的醋酸铜溶液，然后按醋酸铜与壳聚糖的摩尔比为4～8∶1将壳聚糖溶胶滴入醋酸铜溶液中，搅拌均匀，再在室温下进行络合反应，络合反应时间为8h～24h，然后以100～180r/min速度搅拌同时加入碱溶液至pH值为8～11，然后用去离子水水洗至洗液为中性，再超滤，然后在50℃～70℃条件下真空干燥，然后粉碎，即得改性壳聚糖铜配合物；
二、将100mL质量浓度为15％的海藻酸钠水溶液静置脱泡，然后边搅拌边加入100mg竹炭和100mg改性壳聚糖铜配合物，搅拌成糊状，然后加入质量浓度为5％醋酸溶液，以100～200r/min速度进行搅拌30min，然后在70℃条件下烘干，水洗浸渍至中性后，再在70℃条件下烘干，粉碎，过筛，得到壳聚糖载铜-竹炭的复合材料。
2.根据权利要求1所述壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备方法，其特征在于步骤一所述壳聚糖和醋酸的质量比为1∶60～80。
3.根据权利要求1所述壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备方法，其特征在于步骤一所述壳聚糖和醋酸的质量比为1∶70。
4.根据权利要求1、2或3所述壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备方法，其特征在于步骤一所述醋酸铜与壳聚糖的摩尔比为5～7∶1。
5.根据权利要求1、2或3所述壳聚糖载铜-竹炭的复合材料的制备方法，其特征在于步骤一所述醋酸铜与壳聚糖的摩尔比为6∶1。
6.壳聚糖载铜-竹炭的复合材料去除饮用水中微污染物方法，其特征在于壳聚糖载铜-竹炭的复合材料去除饮用水中微污染物方法是通过下述步骤实现的：将权利要求1制备的壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投入给水混合沉淀池搅拌2h～3h，即实现了去除饮用水中微污染物；其中壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投加量为3～5mg/L。
7.根据权利要求6所述壳聚糖载铜-竹炭的复合材料去除饮用水中微污染物方法，其特征在于壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投加量为3.5～4.5mg/L。
8.根据权利要求6所述壳聚糖载铜-竹炭的复合材料去除饮用水中微污染物方法，其特征在于壳聚糖载铜-竹炭的复合材料投加量为4.0mg/L。
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