CN106378105A - 一种磁性壳聚糖复合吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁性壳聚糖复合吸附剂的制备方法,即:先制备复合磁性载体Fe3O4@Al2O3,然后对其进行壳聚糖包覆,同时对壳聚糖进行戊二醛交联和硫脲改性,制得磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3‑CS;该吸附剂对Cr(VI)进行吸附时,Cr(VI)溶液的浓度为0.5‑100mg/L、pH为1‑3。本发明制备的吸附剂具备磁核(快速磁性分离)和壳聚糖(丰富的表面功能团)的共同特性,对Cr(VI)具有较好的循环再生吸附性能,对Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Mg(II)、Cd(II)和Ni(II)共存混合阳离子溶液中的Cr(VI)也具有优异的选择性吸附性能。
Description
技术领域
本发明属于高性能磁性材料的制备及其应用领域,特别是提供了一种适用于废水中Cr(VI)吸附的磁性壳聚糖复合吸附剂的制备方法。
背景技术
Cr(VI)可导致基因突变诱发癌症,其来源主要包括金属的电解和电镀加工、皮革鞣制和印染等行业。比较严重的铬污染事件已经发生过很多起,包括上世纪70年代日本东京和美国新泽西州的铬污染事件;此外,我国锦州也发生过大面积的铬污染事件。我国规定工业废水中铬及其化合物最高容许排放标准为0.5mg/L。受Cr(VI)污染的废水在排放之前必须进行处理,主要处理技术包括离子交换、化学沉淀、反渗透和吸附等。其中,离子交换法周期较长、耗盐量大、设备腐蚀较快;化学沉淀法先将Cr(VI)还原成Cr(III),再添加沉淀剂,存在工艺复杂、成本较高和二次污染等问题;反渗透也存在能耗过大和设备投资过高等问题。而吸附法被认为是从废水中除去、回收重金属的一种简单有效和成本低廉的方法。
壳聚糖是自然界含量非常丰富的生物聚合物,壳聚糖及其衍生物等具有生物相容性、可生物降解和富含羟基及氨基等特点,对重金属具有优异的吸附能力,作为生物吸附剂越来越受到人们的关注。然而传统的过滤和离心等分离方法将壳聚糖从废水中分离,分离时间长,会造成吸附剂的损失和二次污染。一种有效的改进方法就是将壳聚糖与磁核复合,使复合磁性壳聚糖具备磁核(快速磁性分离)和壳聚糖(丰富的表面功能团)的共同特性。另外,磁性分离容易实现自动化操作,使磁性壳聚糖复合吸附剂在实际应用中更受关注。专利文献CN105540726A公开了一种磁性壳聚糖/生物炭复合材料去除废水中五价砷的方法,将该吸附剂加入到含五价砷的废水中,待达到吸附平衡之后用磁铁将吸附剂与废水分离,其对五价砷的吸附量能达到14.3mg/g。专利文献CN104437395A公开了一种耐酸性磁性壳聚糖微球、制备方法及其应用,首先采用共沉淀法制备柠檬酸修饰的Fe3O4纳米粒子,再通过硅酸钠水解法制备单包覆的磁性SiO2纳米颗粒,然后利用溶液交联法制备出壳聚糖包覆的磁性壳聚糖微球,并以枝状聚乙烯亚胺为功能基团对吸附剂进行改性,该吸附剂对50mg/L的Cr(VI)溶液的去除率能达到99.7%,吸附后溶液中Cr(VI)的含量为0.15mg/L,低于国家排放标准。沈子清(沈子清.纳米磁性壳聚糖吸附剂的制备及其性能研究[D].上海交通大学硕士学位论文,2014)先以水热氧化法制备Fe3O4纳米粒子,再通过法在制得的Fe3O4纳米粒子表面包裹SiO2薄膜,得到Fe3O4@SiO2,最终利用溶胶凝胶法在最外层接枝壳聚糖,得到目标产物Fe3O4@SiO2@Chitosan,该吸附剂对Cd2+和Cu2+的吸附在2min内就可完成,其饱和吸附容量分别为110.0和89.1mg/g。魏燕芳(魏燕芳.磁性壳聚糖微球的制备及对Cr(VI)的吸附性能研究[J].广州化学,2010,35:29-34)用壳聚糖包覆磁流体,再用戊二醛交联制成磁性壳聚糖微球,并用于Cr(VI)的吸附,结果表明升温有利于提高该吸附剂对Cr(VI)的吸附效率。傅毛生等人(傅毛生,许龙飞,钟学明等.Fe3O4壳聚糖复合纳米粒子吸附剂的制备及其对Pb(II)吸附性能.化学研究与应用,2013,25:554-557)采用溶剂热法制备出Fe3O4纳米粒子,然后以一定浓度配比的Na2SO4与NaOH混合液为沉淀剂,通过沉淀聚合法制备Fe3O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂,25℃、pH=5时,该吸附剂对Pb(II)的饱和吸附量为105.5mg/g。Hu等人(Hu X J,Wang J S,Liu Y G,et al.Adsorption of chromium(VI)byethylenediamine-modified cross-linked magnetic chitosan resin:Isotherms,kinetics and thermodynamics[J].Journal of Hazardous Materials,2011,185:306-314)成功制备出乙二胺改性的交联磁性壳聚糖树脂,该磁性壳聚糖吸附剂对Cr(VI)具有较快的吸附速率,在10min内即可达到吸附平衡,吸附量可达51.8mg/g。
但单纯的磁性Fe3O4纳米粒子易团聚,使其粒径增大且容易被外界环境腐蚀,从而限制了其广泛应用。Al2O3因其热稳定性好、机械强度和比表面积较高等优点,而广泛应用于催化和吸附等领域。本发明拟在磁性Fe3O4纳米粒子表面包覆一层Al2O3,防止内部磁核团聚,被腐蚀和氧化,而且可提高磁性载体的比表面积,有利于对其进行壳聚糖包覆;对磁性载体包覆壳聚糖的同时,对壳聚糖进行戊二醛交联并对其硫脲改性,提高磁性壳聚糖的稳定性及对Cr(VI)的吸附性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种用于废水中Cr(VI)吸附的磁性壳聚糖复合吸附剂的制备方法。首先采用溶剂热法制备饱和磁化强度较高的磁核Fe3O4,然后通过异丙醇铝水解在其表面包覆一层Al2O3,制得复合磁性载体Fe3O4@Al2O3,并对其进行壳聚糖包覆,同时对壳聚糖进行戊二醛交联和硫脲改性,制得磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS,提高磁性壳聚糖的稳定性及对Cr(VI)的吸附性能。该磁性吸附剂具备磁核(快速磁性分离)和壳聚糖(丰富的表面功能团)的共同特性,对Cr(VI)具有较好的吸附性能,且在外界磁场中便于分离回收,吸附Cr(VI)再生后可循环用于Cr(VI)的吸附。
本发明解决其技术问题所采用的是以下技术方案:
本发明提供的磁性壳聚糖复合吸附剂的制备方法,具体是:先制备复合磁性载体Fe3O4@Al2O3,然后对其进行壳聚糖包覆,同时对壳聚糖进行戊二醛交联和硫脲改性,制得磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS。
所述的复合磁性载体Fe3O4@Al2O3,可以由以下方法制得:
(1)球形磁核Fe3O4的制备:
先在室温下称取2.5g FeCl3·6H2O、4g NaAc、1g聚乙二醇2000,再将其溶解于60ml乙二醇中,经磁力搅拌后形成棕黄色溶液,将所得溶液转移至100ml的水热釜中,在200℃下反应24h,得到黑色悬浊液,待此悬浊液冷却至室温后,分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次,采用永久磁铁分离出黑色固体,最后将黑色固体在60℃下真空干燥12h,制得球形磁核Fe3O4;
(2)复合磁性载体Fe3O4@Al2O3的制备:
水浴超声15min,室温下将0.2g上述球形磁核Fe3O4均匀分散到120ml异丙醇铝的乙醇溶液中,加入无水乙醇和去离子水体积比为5:1形成的60ml乙醇溶液,然后磁力搅拌6h,使异丙醇铝水解的拟薄水铝石包覆在磁核Fe3O4表面,再分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次,60℃真空干燥12h,N2气氛保护下500℃焙烧4h后,制得复合磁性载体Fe3O4@Al2O3。
所述的异丙醇铝的乙醇溶液,其浓度为0.033-0.066mol/L。
本发明可以采用以下方法将复合磁性载体Fe3O4@Al2O3制得壳聚糖包覆的磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS:先将2g硫脲和6ml、25wt%的戊二醛溶液分别加入到100ml蒸馏水中,在50℃下磁力搅拌2h之后,将0.5g Fe3O4@Al2O3分散其中,然后加入50ml溶解壳聚糖的乙酸溶液,再经水浴搅拌和去离子水洗涤3次后,于60℃下真空干燥12h,制得壳聚糖包覆的磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS。
上述方法中,所述的水浴工艺为:温度为70-90℃,水浴时间为3-6h。
上述方法中,所述的已溶解壳聚糖的乙酸溶液中,壳聚糖的浓度为10-20g/L、乙酸溶液的浓度为1-25wt%。
本发明提供的上述方法制备的磁性壳聚糖复合吸附剂,其对Cr(VI)进行吸附时,Cr(VI)溶液的浓度为0.5-100mg/L、pH为1-3。
该磁性壳聚糖复合吸附剂吸附Cr(VI)之后的磁性壳聚糖复合吸附剂用0.01mol/L的NaOH溶液再生,再生之后的磁性壳聚糖复合吸附剂可循环用于Cr(VI)吸附,对Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Mg(II)、Cd(II)和Ni(II)共存混合阳离子溶液中的Cr(VI)也具有优异的选择性吸附性能。
本发明与现有技术相比具有以下主要优点:
(1)磁核表面包覆的Al2O3层,能有效避免磁核团聚和被氧化,此外Al2O3层能提供更大的比表面积,有利于壳聚糖的进一步包覆。
(2)对磁性内核包覆壳聚糖的同时,对壳聚糖进行戊二醛交联并对其硫脲改性,提高磁性壳聚糖的稳定性及对Cr(VI)的吸附性能。
(3)该磁性吸附剂具备磁核(快速磁性分离)和壳聚糖(丰富的表面功能团)的共同特性,对Cr(VI)具有较好的吸附性能,并且可以循环再生使用,对Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Mg(II)、Cd(II)和Ni(II)共存混合阳离子溶液中的Cr(VI)也具有优异的选择性吸附性能。
附图说明
图1为实施例1-4中所制备Fe3O4的扫描电镜图片。
图2为实施例1-4中各Fe3O4@Al2O3-CS样品对Cr(VI)的吸附动力学曲线;
图3为实施例1中Fe3O4@Al2O3-CS样品及其循环再生使用1-5次时对Cr(VI)的吸附量;
图4为实施例1中Fe3O4@Al2O3-CS样品在混合阳离子溶液中对不同重金属离子的竞争吸附去除率;
图5为实施例1中磁核Fe3O4、复合磁性载体Fe3O4@Al2O3和Fe3O4@Al2O3-CS的N2吸附-脱附等温线;
图6为实施例1中磁核Fe3O4、复合磁性载体Fe3O4@Al2O3和Fe3O4@Al2O3-CS的孔径分布曲线;
图7为实施例1中磁核Fe3O4、复合磁性载体Fe3O4@Al2O3和Fe3O4@Al2O3-CS的磁滞回线。
具体实施方式
本发明公开了一种用于废水中Cr(VI)吸附的磁性壳聚糖复合吸附剂的制备方法,即:首先采用溶剂热法制备出分散度较好、饱和磁化强度高的球形磁核Fe3O4,然后通过异丙醇铝水解在其表面包覆一层比表面积较高的Al2O3,制得复合磁性载体Fe3O4@Al2O3,再对其进行壳聚糖包覆,同时对壳聚糖进行戊二醛交联和硫脲改性,制得酸性条件下稳定性较好的磁性Fe3O4@Al2O3-CS。该吸附剂具备磁核(快速磁性分离)和壳聚糖(丰富的表面功能团)的共同特性,对Cr(VI)具有较好的循环再生吸附性能,对Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Mg(II)、Cd(II)和Ni(II)共存混合阳离子溶液中的Cr(VI)也具有优异的选择性吸附性能。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明,这些实施例仅仅是对本发明较佳实施方式的描述,但并不局限于下面所述内容。
实施例1:
(1)球形磁核Fe3O4的制备:
先在室温下依次称取2.5g FeCl3·6H2O、4g NaAc和1g聚乙二醇2000,再将其溶解于60ml乙二醇中,磁力搅拌至形成棕黄色溶液,将所得溶液转移至100ml的水热釜中,在200℃下反应24h;待冷却至室温后,分别用去离子水和无水乙醇洗涤黑色悬浊液3次,采用永久磁铁分离出黑色固体,然后将其在60℃下真空干燥12h,制得球形磁核Fe3O4。
(2)复合磁性载体Fe3O4@Al2O3的制备:
通过水浴超声15min,室温下将0.2g球形磁核Fe3O4均匀分散到120ml、0.05mol/L异丙醇铝的乙醇溶液中,加入无水乙醇和去离子水体积比为5:1的60ml乙醇溶液,然后磁力搅拌6h,使异丙醇铝水解生成的拟薄水铝石包覆在磁核Fe3O4表面,再经过去离子水和无水乙醇分别洗涤3次,60℃下真空干燥12h,N2气氛保护下500℃焙烧4h后,制得磁性载体Fe3O4@Al2O3。
(3)壳聚糖包覆的磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS的制备:
先将2g硫脲和6ml、25wt%的戊二醛溶液依次加到100ml的蒸馏水中,在50℃下磁力搅拌2h之后,将0.5g上述磁性载体Fe3O4@Al2O3分散其中,然后加入50ml、10g/L的壳聚糖乙酸溶液(乙酸溶液的浓度为25wt%),在70℃下水浴搅拌6h之后,经去离子水洗涤3次,60℃真空干燥12h,制得壳聚糖包覆的磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS。
该磁性壳聚糖复合吸附剂对Cr(VI)进行吸附时,先用1mol/L的HCl溶液将25ml、100mg/L的Cr(VI)溶液pH调至1,然后加入0.025g的磁性壳聚糖复合吸附剂,在恒温振荡箱中进行吸附实验,吸附条件设为30℃、180r/min。吸附动力学曲线如图2所示,吸附量为95.5mg/g。
采用N2吸附脱附测试方法,对上述制备的磁核Fe3O4、复合磁性载体Fe3O4@Al2O3和Fe3O4@Al2O3-CS进行检测,所得其孔结构性质数据如表1所示。
实施例2:
(1)球形磁核的制备
磁核Fe3O4的制备步骤同实施例1。
(2)复合磁性载体的制备
通过水浴超声15min,室温下将0.2g球形磁核Fe3O4均匀分散到120ml、0.033mol/L异丙醇铝的乙醇溶液中,加入无水乙醇和去离子水体积比为5:1的60ml的乙醇溶液,然后磁力搅拌6h,使异丙醇铝水解为拟薄水铝石并包覆在磁核Fe3O4表面,再经去离子水和无水乙醇分别洗涤3次,60℃真空干燥12h,N2气氛保护下500℃焙烧4h后,制得磁性载体Fe3O4@Al2O3。
(3)壳聚糖包覆的磁性吸附剂的制备
先将2g硫脲和6ml、25wt%的戊二醛溶液依次加入到100ml的蒸馏水中,在50℃下磁力搅拌2h之后,将0.5g上述磁性载体Fe3O4@Al2O3分散其中,然后加入50ml、15g/L的壳聚糖乙酸溶液(乙酸溶液的浓度为1wt%),在80℃下水浴搅拌3h之后,经去离子水洗涤3次,60℃真空干燥12h,制得壳聚糖包覆的磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS。
该磁性壳聚糖复合吸附剂对Cr(VI)进行吸附时,先用1mol/L的HCl溶液将25ml、0.5mg/L的Cr(VI)溶液pH调至1,然后加入0.025g的磁性壳聚糖复合吸附剂,在恒温振荡箱中进行吸附实验,吸附条件设为30℃、180r/min。吸附动力学曲线如图1所示,吸附量为0.5mg/g。
实施例3:
(1)球形磁核的制备
磁核Fe3O4的制备步骤同实施例1。
(2)复合磁性载体的制备
通过水浴超声15min,室温下将0.2g球形磁核Fe3O4均匀分散到120ml、0.066mol/L异丙醇铝的乙醇溶液中,加入无水乙醇和去离子水体积比为5:1的60ml的乙醇溶液,然后磁力搅拌6h,使异丙醇铝水解为拟薄水铝石并包覆在磁核Fe3O4表面,再经过去离子水和无水乙醇分别洗涤3次,60℃真空干燥12h,N2气氛保护下500℃焙烧4h后,制得磁性载体Fe3O4@Al2O3。
(3)壳聚糖包覆的磁性吸附剂的制备
先将2g硫脲和6ml、25wt%的戊二醛溶液加入到100ml的蒸馏水中,在50℃、磁力搅拌2h之后,将0.5g上述磁性载体Fe3O4@Al2O3分散其中,然后加入50ml、20g/L的壳聚糖乙酸溶液(乙酸溶液的浓度为10wt%),在90℃下水浴搅拌5h之后,经去离子水洗涤3次,60℃下真空干燥12h,制得壳聚糖包覆的磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS。
该磁性壳聚糖复合吸附剂对Cr(VI)进行吸附时,先用1mol/L的HCl溶液将25ml、80mg/L的Cr(VI)溶液pH调至2,然后加入0.025g的磁性壳聚糖复合吸附剂,在恒温振荡箱中进行吸附实验,吸附条件设为30℃、180r/min。吸附动力学曲线如图1所示,吸附量为71.4mg/g。
实施例4:
(1)球形磁核的制备
磁核Fe3O4的制备步骤同实施例1。
(2)复合磁性载体的制备
通过水浴超声15min,室温下将0.2g球形磁核Fe3O4均匀分散到120ml、0.033mol/L异丙醇铝的乙醇溶液中,加入无水乙醇和去离子水体积比为5:1的60ml的乙醇溶液,然后磁力搅拌6h,使异丙醇铝水解为拟薄水铝石并包覆在磁核Fe3O4表面,再经过去离子水和无水乙醇分别洗涤3次,60℃真空干燥12h,N2气氛保护下500℃焙烧4h后,制得磁性载体Fe3O4@Al2O3。
(3)壳聚糖包覆的磁性吸附剂的制备
先将2g硫脲和6ml、25wt%戊二醛溶液依次加入到100ml的蒸馏水中,在50℃下磁力搅拌2h之后,将0.5g上述磁性载体Fe3O4@Al2O3分散其中,然后加入50ml、15g/L的壳聚糖乙酸溶液(乙酸溶液的浓度为1wt%),在80℃下水浴搅拌3h之后,经去离子水洗涤3次,60℃真空干燥12h,制得壳聚糖包覆的磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS。
该磁性壳聚糖复合吸附剂对Cr(VI)进行吸附时,先用1mol/L的HCl溶液将25ml、100mg/L的Cr(VI)溶液pH调至3,然后加入0.025g的磁性壳聚糖复合吸附剂,在恒温振荡箱中进行吸附实验,吸附条件设为30℃、180r/min。吸附动力学曲线如图1所示,吸附量为74.3mg/g。
实施例5:
为了考察该磁性壳聚糖复合吸附剂的循环再生吸附性能,取“实施例1”中的样品0.05g加入到50ml、pH=3、100mg/L的Cr(VI)溶液中,在30℃、180r/min的条件下进行实验,4h后将吸附Cr(VI)之后的样品用100ml、0.01mol/L的NaOH溶液解吸12h,然后将再生之后的样品投入到50ml、pH=3、100mg/L的Cr(VI)溶液中,在30℃、180r/min的条件下进行下一轮吸附实验。磁性壳聚糖复合吸附剂对Cr(VI)循环吸附5次的结果如图2所示。样品初次吸附量为87.1mg/g,循环5次吸附试验之后,吸附量仍能达到初次吸附量的72.2%,为62.9mg/g,以上结果表明样品再生之后具有良好的循环吸附性能。
实施例6:
为了探究混合阳离子共存对磁性壳聚糖复合吸附剂对Cr(VI)的竞争吸附性能的影响,将“实施例1”中的样品投入到分别含有100mg/L的Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Mg(II)、Cd(II)和Ni(II)的混合阳离子溶液中进行吸附实验,实验结果如图3所示。样品对Cr(VI)的去除率能达到99.6%,而对其他五种金属阳离子的去除率仅为5%左右,表明混合阳离子对Cr(VI)的吸附基本没有干扰,样品Fe3O4@Al2O3-CS对Cr(VI)具用较高的选择性吸附性能。
表1 实施例1中各样品的孔结构性质数据
Claims (8)
1.一种磁性壳聚糖复合吸附剂的制备方法,其特征是先制备复合磁性载体Fe3O4@Al2O3,然后对其进行壳聚糖包覆,同时对壳聚糖进行戊二醛交联和硫脲改性,制得磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述的复合磁性载体Fe3O4@Al2O3,由以下方法制得:
(1)球形磁核Fe3O4的制备:
先在室温下称取2.5g FeCl3·6H2O、4g NaAc、1g聚乙二醇2000,再将其溶解于60ml乙二醇中,经磁力搅拌后形成棕黄色溶液,将所得溶液转移至100ml的水热釜中,在200℃下反应24h,得到黑色悬浊液,待此悬浊液冷却至室温后,分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次,采用永久磁铁分离出黑色固体,最后将黑色固体在60℃下真空干燥12h,制得球形磁核Fe3O4;
(2)复合磁性载体Fe3O4@Al2O3的制备:
水浴超声15min,室温下将0.2g上述球形磁核Fe3O4均匀分散到120ml异丙醇铝的乙醇溶液中,加入无水乙醇和去离子水体积比为5:1形成的60ml乙醇溶液,然后磁力搅拌6h,使异丙醇铝水解的拟薄水铝石包覆在磁核Fe3O4表面,再分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次,60℃真空干燥12h,N2气氛保护下500℃焙烧4h后,制得复合磁性载体Fe3O4@Al2O3。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述的异丙醇铝的乙醇溶液,其浓度为0.033-0.066mol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是采用以下方法将复合磁性载体Fe3O4@Al2O3制得壳聚糖包覆的磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS:
先将2g硫脲和6ml、25wt%的戊二醛溶液分别加入到100ml蒸馏水中,在50℃下磁力搅拌2h之后,将0.5g Fe3O4@Al2O3分散其中,然后加入50ml溶解壳聚糖的乙酸溶液,再经水浴搅拌和去离子水洗涤3次后,于60℃下真空干燥12h,制得壳聚糖包覆的磁性吸附剂Fe3O4@Al2O3-CS。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于制备步骤中,所述的水浴工艺为:温度为70-90℃,水浴时间为3-6h。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于所述的已溶解壳聚糖的乙酸溶液中,壳聚糖的浓度为10-20g/L、乙酸溶液的浓度为1-25wt%。
7.权利要求1至6中任一权利要求所述方法制备的磁性壳聚糖复合吸附剂的用途,其特征在于该吸附剂对Cr(VI)进行吸附时,Cr(VI)溶液的浓度为0.5-100mg/L、pH为1-3。
8.根据权利要求7所述的用途,其特征在于该吸附剂吸附Cr(VI)之后的磁性壳聚糖复合吸附剂用0.01mol/L的NaOH溶液再生,再生之后的磁性壳聚糖复合吸附剂可循环用于Cr(VI)吸附,对Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Mg(II)、Cd(II)和Ni(II)共存混合阳离子溶液中的Cr(VI)也具有优异的选择性吸附性能。
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106824096A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-13 | 武汉理工大学 | 一步水热法制备胺基功能化炭材料吸附剂 |
CN108043363A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-05-18 | 武汉理工大学 | 磁性壳聚糖吸附剂的制备方法 |
CN110215907A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-10 | 广州大学 | 一种用于水中Pb(II)吸附的壳聚糖/γ-AlOOH复合薄膜及其制法和应用 |
CN110538638A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-06 | 江苏理工学院 | 一种磁性复合吸附材料及其制备方法和应用 |
CN110548478A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-10 | 江苏理工学院 | 一种改性磁性纳米粒子及其应用 |
CN110586045A (zh) * | 2019-09-21 | 2019-12-20 | 天津大学 | 一种两性磁性壳聚糖吸附剂的制备方法及应用 |
CN110665469A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-01-10 | 广东工业大学 | 一种改性复合吸附剂及其制备方法和应用 |
CN111111612A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-08 | 燕山大学 | 一种去除水中铬的磁性多孔生物炭的制备和使用方法 |
CN111559795A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-08-21 | 湖南三五二环保科技有限公司 | 一种催化臭氧氧化水中抗生素的方法 |
CN112090406A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 兰州理工大学 | 一种聚乙烯亚胺改性壳聚糖磁性复合材料制备方法 |
CN112915972A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-08 | 广州大学 | 一种高Cr(Ⅵ)吸附量的核壳结构高分子磁性纳米球及其制备方法和应用 |
CN114669278A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-06-28 | 辽宁大学 | 氨基硫脲功能化的三维壳聚糖/二氧化硅材料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51119165A (en) * | 1975-04-11 | 1976-10-19 | Seiji Hashimoto | Treating method of chromium-containing waste water |
CN101301604A (zh) * | 2008-06-04 | 2008-11-12 | 哈尔滨工程大学 | 磁粉重金属离子印迹壳聚糖复合吸附剂的制备方法 |
CN102350324A (zh) * | 2011-09-02 | 2012-02-15 | 湖南大学 | 多功能复合吸附剂及其制备方法和应用 |
CN105797751A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-27 | 武汉理工大学 | H2o2用磁性高效负载型钯催化剂的制备方法 |
-
2016
- 2016-11-21 CN CN201611049208.8A patent/CN106378105A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51119165A (en) * | 1975-04-11 | 1976-10-19 | Seiji Hashimoto | Treating method of chromium-containing waste water |
CN101301604A (zh) * | 2008-06-04 | 2008-11-12 | 哈尔滨工程大学 | 磁粉重金属离子印迹壳聚糖复合吸附剂的制备方法 |
CN102350324A (zh) * | 2011-09-02 | 2012-02-15 | 湖南大学 | 多功能复合吸附剂及其制备方法和应用 |
CN105797751A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-27 | 武汉理工大学 | H2o2用磁性高效负载型钯催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
XIAOLE ZHANG ET AL.: "Chitosan-Coated Octadecyl-Functionalized Magnetite Nanoparticles: Preparation and Application in Extraction of Trace Pollutants from Environmental Water Samples", 《ANALYTICAL CHEMISTRY》 * |
刘智峰: "硫脲改性壳聚糖对水中Cr(VI)与Ni2+的吸附性能研究", 《电镀与精饰》 * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106824096A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-13 | 武汉理工大学 | 一步水热法制备胺基功能化炭材料吸附剂 |
CN108043363A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-05-18 | 武汉理工大学 | 磁性壳聚糖吸附剂的制备方法 |
CN110215907A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-10 | 广州大学 | 一种用于水中Pb(II)吸附的壳聚糖/γ-AlOOH复合薄膜及其制法和应用 |
CN110538638A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-06 | 江苏理工学院 | 一种磁性复合吸附材料及其制备方法和应用 |
CN110548478A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-10 | 江苏理工学院 | 一种改性磁性纳米粒子及其应用 |
CN110665469A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-01-10 | 广东工业大学 | 一种改性复合吸附剂及其制备方法和应用 |
CN110586045A (zh) * | 2019-09-21 | 2019-12-20 | 天津大学 | 一种两性磁性壳聚糖吸附剂的制备方法及应用 |
CN111111612A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-08 | 燕山大学 | 一种去除水中铬的磁性多孔生物炭的制备和使用方法 |
CN111559795A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-08-21 | 湖南三五二环保科技有限公司 | 一种催化臭氧氧化水中抗生素的方法 |
CN112090406A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 兰州理工大学 | 一种聚乙烯亚胺改性壳聚糖磁性复合材料制备方法 |
CN112915972A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-08 | 广州大学 | 一种高Cr(Ⅵ)吸附量的核壳结构高分子磁性纳米球及其制备方法和应用 |
CN114669278A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-06-28 | 辽宁大学 | 氨基硫脲功能化的三维壳聚糖/二氧化硅材料及其制备方法和应用 |
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