CN102671631A - 一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种功能材料领域，尤其是涉及一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法。其主要是解决现有技术所存在的印染废水的脱色较为困难，无法达到排放标准等的技术问题。本发明的制备方法为：先将8-10gβ-环糊精放入到1-2g一水柠檬酸中，添加1gPEG-400、0.25g磷酸二氢钠后聚合成β-环糊精聚合物，然后在壳聚糖溶液中加入硅烷偶联剂，将β-环糊精聚合物与壳聚糖进行交联，其中壳聚糖：β-环糊精聚合物摩尔比为1：3，即可制得β-环糊精-壳聚糖多孔膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能材料领域，尤其是涉及一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法。
背景技术
随着我国工业的持续发展，工业废水成为烦扰人们生活的一大危害，其中印染废水占的比较大。印染废水是指印染加工过程中所有工序所排放的废水混合而成的混合废水。由于印染废水水量较大，含有一定量残余染料和大量染色助剂，且含有一定量有害物质，这些残余染料和助剂构成废水中有机物的主要部分，并使废水中带有特殊的颜色。由于印染废水成分复杂，处理的方法也多种多样，常用的治理方法有回收利用和无害化处理。无害化处理包括物理法、化学法、物化法、生化法等。
印染废水中的染料不易被生物降解，是废水中色素的主要来源。印染废水的脱色问题一直为国内外环保业所关注，色度也是印染废水处理后能否达到排放标准的最主要指标之一，同时也是棘手的难题。
发明内容
本发明是提供一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其主要是解决现有技术所存在的印染废水的脱色较为困难，无法达到排放标准等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其特征在于所述的制备方法为：先将8-10gβ-环糊精放入到1-2g一水柠檬酸中，添加1gPEG-400、0.25g磷酸二氢钠后聚合成β-环糊精聚合物，然后在壳聚糖溶液中加入硅烷偶联剂，将β-环糊精聚合物与壳聚糖进行交联，其中壳聚糖：β-环糊精聚合物摩尔比为1：3，即可制得β-环糊精-壳聚糖多孔膜。
β-环糊精和壳聚糖都是可降解的天然高分子，它们及其衍生物处理染整废水不会引起二次污染，没有毒性，对人类和自然界都没有危害。β-环糊精（CD）是由7个葡萄糖单元以α-1，4糖苷键键合的具有空腔结构的低聚糖分子，腔内侧由氢原子构成，处于碳氢键的屏蔽中，是疏水的；外腔的顶部和底部分布着亲水的羟基，这种结构使得其可以通过主客体之间的疏水相互作用而包合多种有机物。壳聚糖可作为阳离子型和阴离子型絮凝剂,对无机化合物、极性有机化合物、蛋白质等产生絮凝作用。壳聚糖无毒,对动、植物无害,用其作为絮凝剂的污泥可作肥料.在环境保护方面具有广阔的应用前景。重金属离子也可被壳聚糖吸附主要是通过壳聚糖分子中的羟基、氨基以及其他活性基团对重金属离子的螯合作用来完成有利于增加其对金属离子的吸附率。本发明结合了β-环糊精和壳聚糖各自的优点制备的吸附剂，可有效吸附印染废水中的酸性染料，有利于节约成本及环境保护。
本发明的反应方程式为：
本发明β-环糊精-壳聚糖多孔膜的组分为β-环糊精（国药集团化学试剂有限公司）、壳聚糖（国药集团化学试剂有限公司）、硅烷偶联剂（荆州江汉精细化工有限公司）、一水柠檬酸（上海伊嘉利化工）、PEG-400（国药集团化学试剂有限公司）、磷酸二氢钠（浙江平湖试剂厂）。
本发明采用具有“内疏水，外亲水”的特殊分子结构的环糊精，作为“宿主”包络不同“客体”化合物，形成结构特殊的包络物；壳聚糖（CS）是甲壳素的脱乙酰化产物，难溶于水，而溶于酸中。壳聚糖具有良好吸附、成膜、絮凝、螯合等性能，且无毒无害，可生物降解。壳聚糖的大分子链上分布着许多羟基、氨基及一些N-乙酰氨基，是一种良好的生物聚合物，可在酸性溶液中形成高电荷密度的阳离子聚电解质，来吸附废水中的有机质。本发明中结合这两种天然高分子的优点，提高吸附材料的吸附能力和印染废水处理的效果。在吸附剂制备中避免采用环氧氯丙烷等有毒试剂，而是采用一些无毒试剂如PEG-400作为改性剂，柠檬酸作为交联剂，磷酸氢二钠作为催化剂。与国内外相关技术和产品相比，β-环糊精-壳聚糖多孔膜比壳聚糖膜的吸附量增加35%；在有机试剂的作用下，β-环糊精-壳聚糖多孔膜可以解析出吸附物，80%-94%的吸附物从吸附剂中解析，再利用可以吸附约69%-79%的吸附物，并且重复利用6次。
作为优选，所述的β-环糊精聚合物为水不溶性的聚合物。
作为优选，所述的壳聚糖的脱乙酰度为80.0-95.0%，其粘度为50-800mPa·s。
作为优选，所述的β-环糊精聚合物的制备条件是130-150℃，聚合事件为4-5小时。
作为优选，所述的壳聚糖与硅烷偶联剂的反应条件是45-55℃，反应时间为3-5h。
作为优选，所述的β-环糊精聚合物与壳聚糖的交联温度为45-55℃，反应时间为0.5-1.5h。
因此，本发明采用β-环糊精-壳聚糖多孔膜作为印染废水中酸性染料的吸附剂，结合了β-环糊精和壳聚糖各自的优点，使印染废水中酸性染料的吸附速率加快，吸附量增加。β-环糊精-壳聚糖多孔膜还可回收重复利用，有效降低企业的应用成本。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本例的一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其步骤为：先将8gβ-环糊精放入到1g一水柠檬酸中，添加1gPEG-400、0.25g磷酸二氢钠后聚合成β-环糊精聚合物，然后在壳聚糖溶液中加入硅烷偶联剂，将β-环糊精聚合物与壳聚糖进行交联，其中壳聚糖：β-环糊精聚合物摩尔比为1：3，即可制得β-环糊精-壳聚糖多孔膜。
其中β-环糊精聚合物的制备是在140℃，聚合时间为4.5h，壳聚糖与硅烷偶联剂的反应是在50℃，反应时间为4h，β-环糊精聚合物与壳聚糖交联是在50℃，所需的反应时间为1h，β-环糊精-壳聚糖多孔膜分别吸附Acid Red299，Acid Orange 116，Acid blue 113。
经本发明所制备的酸性染料废水处理的吸附剂可重复利用，再利用可以吸附约69-79%的吸附物，并且重复利用6次。
实施例2：本例的一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其步骤为：先将10gβ-环糊精放入到2g一水柠檬酸中，添加1gPEG-400、0.25g磷酸二氢钠后聚合成β-环糊精聚合物，然后在壳聚糖溶液中加入硅烷偶联剂，将β-环糊精聚合物与壳聚糖进行交联，其中壳聚糖：β-环糊精聚合物摩尔比为1：3，即可制得β-环糊精-壳聚糖多孔膜。
其中β-环糊精聚合物的制备是在140℃，聚合时间为4.5h，壳聚糖与硅烷偶联剂的反应是在50℃，反应时间为4h，β-环糊精聚合物与壳聚糖交联是在50℃，所需的反应时间为1h，β-环糊精-壳聚糖多孔膜分别吸附Acid Red299，Acid Orange 116，Acid blue 113。
经本发明所制备的酸性染料废水处理的吸附剂可重复利用，再利用可以吸附约40%-50%的吸附物，并且重复利用6次。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (6)
1.一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其特征在于所述的制备方法为：先将8-10gβ-环糊精放入到1-2g一水柠檬酸中，添加1gPEG-400、0.25g磷酸二氢钠后聚合成β-环糊精聚合物，然后在壳聚糖溶液中加入硅烷偶联剂，将β-环糊精聚合物与壳聚糖进行交联，其中壳聚糖：β-环糊精聚合物摩尔比为1：3，即可制得β-环糊精-壳聚糖多孔膜。
2.根据权利要求1所述的一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其特征在于所述的β-环糊精聚合物为水不溶性的聚合物。
3.根据权利要求1所述的一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其特征在于所述的壳聚糖的脱乙酰度为80.0-95.0%，其粘度为50-800mPa·s。
4.根据权利要求1所述的一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其特征在于所述的β-环糊精聚合物的制备条件是130-150℃，聚合时间为4-5小时。
5.根据权利要求1所述的一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其特征在于所述的壳聚糖与硅烷偶联剂的反应条件是45-55℃，反应时间为3-5h。
6.根据权利要求1所述的一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，其特征在于所述的β-环糊精聚合物与壳聚糖的交联温度为45-55℃，反应时间为0.5-1.5h。
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