CN102527344A - 壳聚糖/高岭土复合微球制备及其处理废水中Cr(VI) - Google Patents

Abstract

一种废水净化剂，它是以壳聚糖、高岭土在戊二醛使石油醚、液体石蜡、聚乙二醇和戊二醛体系中制备的复合微球；所述壳聚糖首先要用醋酸溶解，超声波分散制备成壳聚糖/纳米高岭土混合液，再在石油醚、液体石蜡、聚乙二醇和戊二醛体系中形成微球。利用本发明净化剂可有效地降低了废水中的Cr(VI)，可使废水中Cr(VI)的去除率达90.72％。

Description

壳聚糖/高岭土复合微球制备及其处理废水中Cr(VI)

技术领域

本发明涉及废水处理领域，特别涉及利用壳聚糖/高岭土复合微球对含Cr(VI)废水处理的应用领域。 

背景技术

随着工业的迅猛发展，工业废水废气给自然与人类带来的危害也备受瞩目。其中铬污染尤为突出。铬是环境污染中的五毒之一，在环境中主要以三价Cr(Ⅲ)和六价Cr(Ⅵ) 形式存在。Cr(Ⅲ)易被土壤吸附固定，因而毒性较小；Cr(Ⅵ) 则毒性强，对植物易造成明显的毒害作用，并且易在人体内蓄积，当在人体内部积累到一定量时便会致病，并能引起癌症。铬污染这一环境问题亟待有效解决。目前，国内外对含铬废水处理主要采用生物法、膜分离法、黄原酸酯法、光催化法等，但用此法处理后的废水中铬的含量仍很高，且其处理工艺复杂、费用较高,有时处理不当会造成二次污染。 

壳聚糖是天然高分子甲壳素脱乙酰化的产物，这种天然高分子的生物安全性、相溶性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注。壳聚糖对许多物质具有螯合吸附作用，其分子中的氨基和与氨基相临的羟基能与许多金属离子(如Hg²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、pb²⁺、Ca²⁺、Ag⁺等)能形成稳定的螯合物，故可用于治理重金属废水或在湿法冶金中分离金属离子。 

高岭土质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性，良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量等性质，在污染治理方面受到广泛关注，但其自身的絮凝沉降能力有限，利用壳聚糖、高岭土制备复合微球并用于含Cr(VI)废水处理也从未涉足。 

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术处理废水中Cr(VI)污染的不足，本研究拟在保证壳聚糖絮凝特性的情况下，与高岭土联合制备壳聚糖/高岭土复合微球，克服粉末状材料易聚集、易失活、较难回收和再利用等缺点。利用制备的微球处理废水中的Cr(VI)，具有提高处理效率、增强分离回收特性的效果。 

含Cr(VI)废水净化剂，该净化剂处理效果好。 

本发明的另一目的在于提供上述含Cr(VI)废水净化剂的制备方法。 

本发明的又一目的在于提供上述含Cr(VI)废水净化剂的使用方法。 

本发明的目的是通过如下技术措施实现的： 

一种含Cr(VI)废水净化剂，其特征在于：它是以壳聚糖、高岭土为载体制得的复合微球；所述壳聚糖首先要用醋酸溶解，然后与高岭土在石油醚、液体石蜡、聚乙二醇、戊二醛体系中形成微球，并用于处理废水中的Cr(VI)酚。石油醚、液体石蜡、聚乙二醇、戊二醛均为市售产品。

一种含Cr(VI)废水净化剂的制备方法，其特征在于：首先将壳聚糖、高岭土进行预处理； 

准确称取一定量的壳聚糖加入到100mL 质量分数为1%～20%（优选为5%）的醋酸溶液中，在转速为100～200 r/min（优选为100r/min）磁力搅拌下形成壳聚糖/醋酸溶液；加入质量分数为1～10:1（优选为2:1）的高岭土搅拌形成淤浆，置于超声波振荡器中振荡10～60min（优选为30min），即可获得壳聚糖/高岭土混合液。

然后再按如下步骤制备壳聚糖/高岭土复合微球: 

取25ml石油醚于100ml烧杯中，加入定量液体石蜡和聚乙二醇，石油醚、液体石蜡和聚乙二醇的体积比为20～60：20～40:1～5（优选25:17:1.5），将上述溶液在转速为100～200 r/min（优选为100r/min）磁力搅拌器搅拌10～60min（优选为15min）。边搅拌边滴加壳聚糖/纳米高岭土混合液，再加入戊二醛使石油醚、液体石蜡、聚乙二醇和戊二醛的体积比为20～60：20～40:1～5：1～5（优选25:17:1.5:0.8），待出现稳定的球状颗粒后停止搅拌，用丙酮、无水乙醇洗去残留的液体石蜡和有机试剂，水洗至中性抽滤，放入真空干燥箱中10～60℃（优选为40℃）真空干燥10～20h（优选为12 h）备用。

本发明具有如下的有益效果： 

利用本发明净化剂有效地降低了废水中的Cr(VI)，可使水中Cr(VI)的去除率达到90.72％。 

图1是复合微球用量对净化废水中Cr(VI)效果示意图 

图2是pH值对复合微球净化废水中Cr(VI)效果示意图 

图3是反应时间对复合微球净化水源水中苯酚效果示意图 

图4是振荡速度对复合微球净化废水中Cr(VI)效果示意图 

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。 

实施例1

     一种含Cr(VI)废水净化剂的制备，按如下步骤制得：

壳聚糖/高岭土复合微球的制备

准确称取0.1g壳聚糖加入到10 mL 5% (质量分数)的醋酸溶液中，搅拌至溶解， 将0.05g高岭土加入壳聚糖醋酸溶液中搅拌形成淤浆，置于超声波振荡器中振荡30min。 取25ml石油醚于100ml烧杯中，加入17ml液体石蜡和10滴聚乙二醇，将上述溶液用磁力搅拌器搅拌15min后放于精密电动搅拌器上。边搅拌边滴加壳聚糖-纳米高岭土混合液，再加入0.8 ml戊二醛，待出现稳定的球状颗粒后停止搅拌，用丙酮、无水乙醇洗去残留的液体石蜡和有机试剂，水洗至中性抽滤，40℃真空干燥12 h，即可制得壳聚糖/高岭土复合微球。

壳聚糖/高岭土复合微球净化废水中的Cr(VI) 

壳聚糖/高岭土复合微球净化处理

称取一定量的复合微球于250ml的三角瓶中，加入适量的含Cr(VI)废水，调节实验条件，在恒温水浴振荡器中振荡一定时间后静置、过滤，用原子吸收法法测定滤液中的Cr⁶⁺，通过计算即可得出微球对废水中Cr⁶⁺的去除率。具体步骤按下述进行：

在投加量为40mg/L、pH为6.00、反应时间为35 min、振荡速度为180r/min时，废水中的Cr(VI)潜在去除率达到最佳（67.34%）。在单因素实验基础上，运用回归设计的理论与方法，通过DPS数据处理系统确定了最佳实验条件：微球投加量为40mg/L，pH为6，反应时间为35min和振荡速度为195.625r/min。在此条件下废水中Cr(VI)潜在去除率达90.72%。

Claims (4)

1.一种水源水净化剂，其特征在于：它是以壳聚糖、高岭土制备复合微球。

2.如权利要求1所述的含Cr(VI)废水净化剂，其特征在于：所述壳聚糖、高岭土质量比2:1 。

3.如权利要求1、2所述的净化剂，其特征在于：对壳聚糖制备微球之前要预处理，制备成壳聚糖/纳米高岭土混合液。

4.如权利要求1的净化剂，其特征在于：固化制备微球是在戊二醛使石油醚、液体石蜡、聚乙二醇和戊二醛体系中进行，戊二醛使石油醚、液体石蜡、聚乙二醇和戊二醛的体积比为25:17:1.5:0.8 。

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