CN108435145A - 壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法，包括如下步骤：S1、壳聚糖纳米纤维的合成：将壳聚糖加入到溶剂搅拌22‑26小时，得到质量分数为3％或4％或5％或6％或7％的壳聚糖溶液，然后通过静电纺丝技术对壳聚糖溶液进行纺丝，得到壳聚糖纳米纤维；S2、壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成：将硝酸镧溶于去离子水中，硝酸镧与去离子水的重量体积比为0.2g/m l，调节溶液pH 5‑10，然后将壳聚糖纳米纤维放入溶液中搅拌4‑6小时，壳聚糖纳米纤维与溶液的重量体积比为1g/L，最后将壳聚糖纳米纤维置入真空干燥箱干燥，得到壳聚糖纳米纤维配体交换剂。本发明还公开了壳聚糖纳米纤维配体交换剂在含砷污水处理中的应用。本发明制备工艺获得的交换剂去除污水中砷的效果较好。

Description

壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法及应用
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其是涉及壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法及应用。
背景技术
随着经济和人们生活水平的提高，砷的排放日趋严重，越来越多的河流和湖泊受到砷污染，引起水生生态系统恶化和饮用水水质安全，给人类健康带来极大的威胁。因此，高效去除河流、湖泊中砷迫在眉睫。目前，去除水体中砷方法有吸附、分离、膜过滤、反渗透等，其中，由于吸附法简单、高效、是目前最受欢迎和广泛使用的方法之一。现今，用于去除砷的吸附材料众多然而，这些传统的吸附材料吸附容量不高、效率低和选择性不强。因而制备高效的砷吸附材料显得非常重要。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法，使得制备的交换剂能够较好的去除污水中的砷。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、壳聚糖纳米纤维的合成：
将壳聚糖加入到溶剂搅拌22-26小时，得到质量分数为3％或4％或5％或6％或7％的壳聚糖溶液，然后通过静电纺丝技术对壳聚糖溶液进行纺丝，得到壳聚糖纳米纤维；
其中，壳聚糖分子量180000，脱乙酰度85％，溶剂为冰醋酸和去离子水的混合溶液；
S2、壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成：
将硝酸镧溶于去离子水中，硝酸镧与去离子水的重量体积比为0.2g/ml，调节溶液pH 5-10，然后将壳聚糖纳米纤维放入溶液中搅拌4-6小时，壳聚糖纳米纤维与溶液的重量体积比为1g/L，最后将壳聚糖纳米纤维置入真空干燥箱干燥，得到壳聚糖纳米纤维配体交换剂。
进一步：步骤S1中，将壳聚糖溶液通过纺丝机进行纺丝，纺丝过程中纺丝供给速率为3ml/h,调节发生器电压为24kV，喷射装置尖端与接受装置之间的距离即纺丝距离为15cm，纺丝环境湿度为35-40％。
进一步：步骤S1中，混合溶液中冰醋酸和去离子水的质量比为9：1。
进一步：步骤S2中，干燥温度为70℃，干燥时间为24小时。
另一方面，如上所述的合成方法得到的壳聚糖纳米纤维配体交换剂在含砷污水处理中的应用。
进一步，吸附过程中：
温度25℃；砷酸根离子浓度100mg/L；吸附体系溶液pH为7；
共存离子种类及浓度：碳酸根800mg/L,硝酸根800mg/L，硫酸根800mg/L，氯离子800mg/L。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明制备工艺获得的交换剂去除污水中砷的效果较好。
附图说明
图1为壳聚糖纳米纤维配体交换剂扫描电镜照片。
图2为壳聚糖纳米纤维配体交换剂晶型结构图。
图3为壳聚糖纳米纤维配体交换剂的红外光谱图。
具体实施方式
实施例1：一种壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法，包括如下步骤：
S1、壳聚糖纳米纤维的合成：将壳聚糖加入到溶剂搅拌22-26小时，得到质量分数为3％或4％或5％或6％或7％的壳聚糖溶液，然后通过静电纺丝技术对壳聚糖溶液进行纺丝，得到壳聚糖纳米纤维；其中，壳聚糖分子量180000，脱乙酰度85％，溶剂为冰醋酸和去离子水的混合溶液。
步骤S1中，将壳聚糖溶液通过纺丝机进行纺丝，纺丝过程中纺丝供给速率为3ml/h,调节发生器电压为24kV，喷射装置尖端与接受装置之间的距离即纺丝距离为15cm，纺丝环境湿度为35-40％。步骤S1中，混合溶液中冰醋酸和去离子水的质量比为9：1。
该步骤中制备的壳聚糖溶液为五种，即质量分数分别为3％、4％、5％、6％、7％的壳聚糖溶液，针对每种壳聚糖溶液进行纺丝，故制备的壳聚糖纳米纤维的种类也为五种。
S2、壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成(以过渡金属La(镧)为中心原子，将其与壳聚糖纳米纤维表面的氨基络合，合成以La为终端功能团的壳聚糖纳米纤维配体交换剂)：将硝酸镧(La(NO3)3)溶于去离子水中，硝酸镧与去离子水的重量体积比为0.2g/ml，调节溶液pH 5-10，然后将壳聚糖纳米纤维放入溶液中搅拌4-6小时，壳聚糖纳米纤维与溶液(硝酸镧与去离子水的混合溶液)的重量体积比为1g/L，最后将壳聚糖纳米纤维置入真空干燥箱干燥，得到壳聚糖纳米纤维配体交换剂。步骤S2中，干燥温度为70℃，干燥时间为24小时。
步骤S1中制备的壳聚糖纳米纤维为五种，故步骤S2中制备的壳聚糖纳米纤维配体交换剂的种类也为五种，即1型(由质量分数为3％的壳聚糖溶液制备的壳聚糖纳米纤维所合成的壳聚糖纳米纤维配体交换剂)，2型(由质量分数为4％的壳聚糖溶液制备的壳聚糖纳米纤维所合成的壳聚糖纳米纤维配体交换剂)，3型(由质量分数为5％的壳聚糖溶液制备的壳聚糖纳米纤维所合成的壳聚糖纳米纤维配体交换剂)，4型(由质量分数为6％的壳聚糖溶液制备的壳聚糖纳米纤维所合成的壳聚糖纳米纤维配体交换剂)，5型(由质量分数为7％的壳聚糖溶液制备的壳聚糖纳米纤维所合成的壳聚糖纳米纤维配体交换剂)。
实施例2：如实施例1所述的合成方法得到的壳聚糖纳米纤维配体交换剂在含砷(五价)污水处理中的应用。实施例1中制备的壳聚糖纳米纤维配体交换剂的种类为五种，故该实施例中吸附实验也为五组。吸附过程中：温度25℃；砷酸根离子浓度100mg/L；吸附体系溶液pH为7(参照自然水体中的pH)；共存离子种类及浓度：碳酸根800mg/L,硝酸根800mg/L，硫酸根800mg/L，氯离子800mg/L。表一为不同类型的壳聚糖纳米纤维配体交换剂的吸附容量。
表一：
以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、壳聚糖纳米纤维的合成：
将壳聚糖加入到溶剂搅拌22-26小时，得到质量分数为3％或4％或5％或6％或7％的壳聚糖溶液，然后通过静电纺丝技术对壳聚糖溶液进行纺丝，得到壳聚糖纳米纤维；
其中，壳聚糖分子量180000，脱乙酰度85％，溶剂为冰醋酸和去离子水的混合溶液；
S2、壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成：
将硝酸镧溶于去离子水中，硝酸镧与去离子水的重量体积比为0.2g/ml，调节溶液pH5-10，然后将壳聚糖纳米纤维放入溶液中搅拌4-6小时，壳聚糖纳米纤维与溶液的重量体积比为1g/L，最后将壳聚糖纳米纤维置入真空干燥箱干燥，得到壳聚糖纳米纤维配体交换剂。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法，其特征在于：步骤S1中，将壳聚糖溶液通过纺丝机进行纺丝，纺丝过程中纺丝供给速率为3ml/h,调节发生器电压为24kV，喷射装置尖端与接受装置之间的距离即纺丝距离为15cm，纺丝环境湿度为35-40％。
3.根据权利要求1所述的壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法，其特征在于：步骤S1中，混合溶液中冰醋酸和去离子水的质量比为9：1。
4.根据权利要求1所述的壳聚糖纳米纤维配体交换剂的合成方法，其特征在于：步骤S2中，干燥温度为70℃，干燥时间为24小时。
5.根据权利要求1所述的合成方法得到的壳聚糖纳米纤维配体交换剂在含砷污水处理中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，吸附过程中：
温度25℃；砷酸根离子浓度100mg/L；吸附体系溶液pH为7；
共存离子种类及浓度：碳酸根800mg/L,硝酸根800mg/L，硫酸根800mg/L，氯离子800mg/L。
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