CN102380355B - 一种用于铬(vi)解毒的吸附剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于铬(VI)解毒的吸附剂的制备方法。本发明的铬(VI)解毒吸附剂以蛋壳膜（ESM）为主要原料，其重量百分比为86.2%—96.2%，另有改性剂聚乙烯亚胺（PEI）3.8%—13.8%。本发明的吸附剂具有成本低廉、组分简单、废物利用等优点，并且制备方法简单、无二次污染。在污水处理中，应用本发明的吸附剂，可将有毒的Cr(VI)转变成无毒的Cr(III)，实现对Cr(VI)的解毒，还可适用于铬渣的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于铬(VI) （即Cr(VI)）解毒的吸附剂的制备方法以及在铬去除中的应用。
背景技术
Cr(VI)和Cr(III)是铬在水体中存在的两种主要价态。其中Cr(III)是辅助哺乳类动物体内糖类代谢的必需元素，Cr(VI)则毒性很强，对生物体有致癌性、致畸性和诱变性。对废水中Cr(VI)的去除多采用吸附的方法，常见的吸附剂有活性炭、微生物菌体、纳米材料等，其中活性炭的应用最为广泛，但其难于分离、后续处理成本高。
由于具有环境友好性和生物体相容性，天然生物材料在水处理中的应用已日益受到广泛关注。蛋壳膜（ESM）是位于蛋壳与蛋白之间的一层复杂的天然网状生物纤维，主要由蛋白质构成，表面分布氨基、羧基、羟基等官能团，是一种廉价且易降解的生物吸附剂，具有较好的应用前景，但其缺点是吸附量小。而聚乙烯亚胺（PEI）含有大量伯、仲、叔胺的大分子聚合物，对重金属离子有卓越的吸附性能，但由于其具有水溶性，不能作为吸附剂直接使用，也限制了其在重金属离子吸附去除中的应用。
发明内容
本发明旨在克服以上现有材料的不足，通过交联反应将PEI接枝在ESM的表面，合成出一种新型改性天然生物材料。这种材料对铬的吸附性能较修饰前大大提高，且具有无毒、易降解的优势。
本发明的目的是这样实现的：
一种铬(VI)解毒的吸附剂，其主要原料为蛋壳中的蛋壳膜，本发明的铬(VI)解毒吸附剂的主要组分及重量百分比如下：
蛋壳膜原材料 86.2%—96.2%
聚乙烯亚胺 3.8%—13.8%
经本发明的方法生产出在蛋壳膜表面负载聚乙烯亚胺的铬(VI)解毒吸附剂。
本发明的铬(VI)解毒吸附剂的生产工艺步骤如下：
（1） 蛋壳膜原材料
收集蛋壳，将蛋壳膜ESM剥出，洗净后，在0.5M盐酸或硝酸溶液中浸泡半小时后，取出用水洗涤后，于50℃下烘干或自然晾干即得 蛋壳膜原材料；
（2） 配制聚乙烯亚胺溶液
在常温常压下，按聚乙烯亚胺：甲醇的重量体积（g/L）比为10~40：1的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加聚乙烯亚胺，搅拌均匀；
（3） 配制戊二醛溶液
在常温常压下，按戊二醛：水的重量：体积比为1：100的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加戊二醛，搅拌均匀；
（4） 制成混合液
在配制好的聚乙烯亚胺溶液中，加入蛋壳膜原材料搅拌混匀，室温下放置24小时后，加入戊二醛溶液，室温下搅拌30分钟；
（5） 将充分反应后的混合液过滤，水洗涤后，干燥即得铬(VI)解毒吸附剂。
本发明采用上述技术方案后，具有以下优点：
1、由于本发明公开的铬(VI)解毒吸附剂主要原料为蛋壳中的蛋壳膜，为食品工业及人们日常生活中产生的废物，故本发明的铬(VI)解毒吸附剂具有原料易得、成本低廉及资源易回收利用的特点。
2、生产工艺简单，无二次污染等特点。
3、利用聚乙烯亚胺与蛋壳膜等废物生产铬(VI)解毒吸附剂，既可降低成本，又可废物利用、资源回收、变废为宝、改善环境，为食品工业废物的资源化开辟了新途经。
在含铬(VI)的污水中采用本发明的铬(VI)解毒吸附剂，通过聚乙烯亚胺对铬(VI)的吸附作用及还原作用，从而有效将毒性的铬(VI)转化为无毒的铬(III)，实现对铬(VI)污染水的解毒作用，因此本发明可广泛应用于含铬(VI)污水处理中，还可用于铬渣的解毒。
附图说明
图1是本发明合成材料对铬吸附后进行拉曼光谱分析图。图中重铬酸钾 (A), Cr(VI)解毒吸附剂(B)，处理Cr(VI)废水后的吸附剂(C)。
图2是本发明合成材料对铬吸附后进行XPS分析谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。
实施例 1：
铬(VI)解毒吸附剂的主要组分及重量百分数如下：
蛋壳膜原材料 93.0%
聚乙烯亚胺 7.0%
按如下步骤进行制备：
（1） 蛋壳膜原材料
收集蛋壳，将ESM剥出，洗净后，在0.5M盐酸或硝酸溶液中浸泡半小时后，取出后用水洗涤后，于50℃下烘干或自然晾干即得蛋壳膜原材料；
（2） 配制聚乙烯亚胺溶液
在常温常压下，按聚乙烯亚胺：甲醇为20g：1L的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加聚乙烯亚胺，搅拌均匀；
（3） 配制戊二醛溶液
在常温常压下，按戊二醛：水为1g：100L的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加戊二醛，搅拌均匀；
（4） 制成混合液
在配制好的100毫升聚乙烯亚胺溶液中，加入4克蛋壳膜原材料搅拌混匀，室温下放置24小时后，加入戊二醛溶液，室温下搅拌30分钟后，将反应后的混合液过滤，水洗涤后，干燥即得铬(VI)解毒吸附剂，其中蛋壳膜原材料93.0%，聚乙烯亚胺7.0%。
实施例 2：
铬(VI)解毒吸附剂的主要组分及重量百分数如下：
蛋壳膜原材料 86.2%
聚乙烯亚胺 13.8%
按如下步骤进行制备：
（1） 蛋壳膜原材料
收集蛋壳，将ESM剥出，洗净后，在0.5M盐酸或硝酸溶液中浸泡半小时后，取出后用水洗涤后，于50℃下烘干或自然晾干即得蛋壳膜原材料；
（2） 配制聚乙烯亚胺溶液
在常温常压下，按聚乙烯亚胺：甲醇为30g：1L的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加聚乙烯亚胺，搅拌均匀；
（3） 配制戊二醛溶液
在常温常压下，按戊二醛：水为1g：100L的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加戊二醛，搅拌均匀；
（4） 制成混合液
在配制好的100毫升聚乙烯亚胺溶液中，加入4克蛋壳膜原材料搅拌混匀，室温下放置24小时后，加入戊二醛溶液，室温下搅拌30分钟后，将反应后的混合液过滤，水洗涤后，干燥即得铬(VI)解毒吸附剂，其中蛋壳膜原材料86.2%，聚乙烯亚胺13.8%。
实施例 3：
铬(VI)解毒吸附剂的主要组分及重量百分数如下：
蛋壳膜原材料 96.2%
聚乙烯亚胺 3.8%
按如下步骤进行制备：
（1） 蛋壳膜原材料
收集蛋壳，将ESM剥出，洗净后，在0.5M盐酸或硝酸溶液中浸泡半小时后，取出后用水洗涤后，于50℃下烘干或自然晾干即得蛋壳膜原材料；
（2） 配制聚乙烯亚胺溶液
在常温常压下，按聚乙烯亚胺：甲醇为10g：1L的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加聚乙烯亚胺，搅拌均匀；
（3） 配制戊二醛溶液
在常温常压下，按戊二醛：水为1g：100L的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加戊二醛，搅拌均匀；
（4） 制成混合液
在配制好的100毫升聚乙烯亚胺溶液中，加入4克蛋壳膜原材料搅拌混匀，室温下放置24小时后，加入戊二醛溶液，室温下搅拌30分钟后，将反应后的混合液过滤，水洗涤后，干燥即得铬(VI)解毒吸附剂，其中蛋壳膜原材料,96.2%，聚乙烯亚胺3.8%。
实施例 4：
将制备的上述吸附剂投入含有Cr(VI)的水溶液中，一段时间后测定溶液中剩余Cr(VI)的量，计算出铬(VI)解毒吸附剂对Cr(VI)的吸附量介于100-160 kg/T之间，通过对吸附后的吸附剂进行拉曼和XPS分析（图1和图2），发现Cr(VI)被还原成Cr(III)，实现了Cr(VI)的解毒。整个过程操作简单、成本低廉，在实际应用过程中具有独特的优势。
Claims (2)
1.一种铬(VI)解毒的吸附剂，其特征在于其包括以下重量百分比的组分：
蛋壳膜原材料 86.2%—96.2%
聚乙烯亚胺 3.8%—13.8%；
所述吸附剂采用以下方法制备：
（1）蛋壳膜原材料
收集蛋壳，将蛋壳膜ESM剥出，洗净后，在0.5M盐酸或硝酸溶液中浸泡半小时后，取出用水洗涤后，于50℃下烘干或自然晾干即得蛋壳膜原材料；
（2）配制聚乙烯亚胺溶液
在常温常压下，按聚乙烯亚胺的重量g：甲醇的体积L比为10~40：1的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加聚乙烯亚胺，搅拌均匀；
（3）配制戊二醛溶液
在常温常压下，按戊二醛的重量g：水的体积L比为1：100的比例混合，其配制方式为，在搅拌条件下，向水中投加戊二醛，搅拌均匀；
（4）制成混合液
在配制好的聚乙烯亚胺溶液中，加入蛋壳膜原材料搅拌混匀，室温下放置24小时后，加入戊二醛溶液，室温下反应30分钟；
（5）得到铬(VI)解毒吸附剂
将充分反应后的混合液过滤，水洗涤后，干燥，即得铬(VI)解毒吸附剂。
2.按照权利要求1所述的铬(VI)解毒吸附剂，其特征在于其包括以下重量百分比的组分：
蛋壳膜原材料 93.0%
聚乙烯亚胺 7.0%。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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