CN110283600A - 一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法 - Google Patents

一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，其特征在于：该缓释氧化材料以过硫酸盐、矿物粉、活性炭和粘合剂为芯材，以壳聚糖和尿素为膜材料，具有成本低廉、缓释氧化性能好、氧化剂利用率高、增强土壤肥力等优点。所述的缓释氧化材料是将壳聚糖和尿素复合膜包覆在过硫酸盐芯材颗粒上制得，复合膜采用生物降解性和生物相容性良好的壳聚糖为膜主材，以尿素和甘油为膜辅材，膜的机械强度和透水性可调，使缓释氧化材料在不同土壤环境具有不同的缓释效果，最终达到高效缓释的目的。

Description

一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法
技术领域
本发明属于污染场地土壤原位修复技术领域，尤其涉及一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法。
背景技术
由于化石燃料的燃烧、石油的泄漏、工业污水排放以及农药的广泛使用，致使有机污染物直接或间接进入土壤环境，并长期残留于土壤中。其中大量有机物存留于土壤中不仅使农作物减产甚至绝收，还通过食物链，给人类生存环境和安全健康带来严重威胁，土壤有机污染修复研究是当前国内外研究的热点。过硫酸盐氧化剂由于氧化还原电位高、自由基寿命相对长而在土壤修复中受到关注，然而实际应用中氧化剂通常在初期释放速率快，而造成氧化剂利用率低，且因过量投放容易造成二次污染，故对于长久残留于土壤中的有机物处理效果欠佳。
综上所述，提高土壤中氧化剂的缓释作用和稳定性是今后研究的关键和重点。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提出一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料，该缓释氧化材料以过硫酸盐、矿物粉、活性炭和粘合剂为芯材，以壳聚糖和尿素为膜材料，制备过程包括如下步骤：
1)将过硫酸盐、矿物粉、活性炭混合均匀，然后加入粘合剂，充分搅拌后置于造粒机中造粒，得到直径范围为0.5-4mm的芯材颗粒；
2)将壳聚糖溶于体积比为2％的乙酸水溶液中，40℃条件下向溶液中加入甘油充分混合，再加入尿素搅拌均匀，最后恒温水浴加热2h，冷却静置脱泡，制得4％铸膜液；
3)在包膜机中将2)中铸膜液喷洒于1)中制得的芯材颗粒表面，经干燥处理，得到缓释氧化材料；
所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或/和过硫酸铵；
所述矿物粉为石英砂、花岗岩粉、砾石粉、层柱黏土、二氧化硅或/和粉煤灰；
所述活性炭为煤基活性炭、生物活性炭或/和污泥活性炭；
所述粘合剂为液体石蜡、聚乙二醇或聚乙烯醇；
所述恒温水浴温度为40-90℃；
所述干燥处理工艺为自然风干、低温喷雾干燥或冷冻干燥。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：所述的缓释氧化材料是将壳聚糖和尿素复合膜包覆在过硫酸盐芯材颗粒上制得，复合膜采用生物降解性和生物相容性良好的壳聚糖为膜主材，以尿素和甘油为膜辅材，膜的机械强度和透水性可调，使缓释氧化材料在不同土壤环境具有不同的缓释效果，最终达到高效缓释的目的，同时具有成本低廉、缓释氧化性能好、氧化剂利用率高、增强土壤肥力等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，但是它们并不是对本发明作任何限制，这里仅指出，本发明中使用的试剂盒测试设备除特别标明出处外，均为市售的通用产品。
实施例1：
一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，该缓释氧化材料以过硫酸铵、二氧化硅、粉煤灰、聚乙烯醇为芯材，以壳聚糖和尿素为膜材料，其制备方法包括如下步骤：
1)将12kg过硫酸铵、16kg二氧化硅、1kg粉煤灰混合均匀，然后加入8％聚乙二醇溶液8L，充分搅拌后置于造粒机中造粒，得到直径为0.5mm的芯材颗粒；
2)将4kg壳聚糖溶于10L体积比为2％的乙酸水溶液中，40℃条件下向溶液中加入2.5L甘油充分混合，再加入2kg尿素搅拌均匀，最后90℃恒温水浴加热2h，冷却静置脱泡，制得4％铸膜液；
3)在包膜机中将2)中铸膜液喷洒于1)中制得的芯材颗粒表面，经冷冻干燥处理，得到缓释氧化材料，其粒径为1.0mm；
实施例2：
一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，该缓释氧化材料以过硫酸钾、二氧化硅、花岗岩粉、砾石粉、聚乙二醇为芯材，以壳聚糖和尿素为膜材料，其制备方法包括如下步骤：
1)将12kg过硫酸铵、10kg二氧化硅、2kg花岗岩粉、4kg砾石粉、1kg污泥活性炭混合均匀，然后加入12％聚乙二醇溶液8L，充分搅拌后置于造粒机中造粒，得到直径为1.5mm的芯材颗粒；
2)将4kg壳聚糖溶于10L体积比为2％的乙酸水溶液中，40℃条件下向溶液中加入3.5L甘油充分混合，再加入3kg尿素搅拌均匀，最后50℃恒温水浴加热2h，冷却静置脱泡，制得4％铸膜液；
3)在包膜机中将2)中铸膜液喷洒于1)中制得的芯材颗粒表面，经冷冻干燥处理，得到缓释氧化材料，其粒径为2.0mm；
实施例3：
一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，该缓释氧化材料以过硫酸钠、石蜡和石英砂为芯材，以壳聚糖和尿素为膜材料，其制备方法包括如下步骤：
1)将12kg过硫酸钠、18kg石英砂混合均匀，然后加入7L液体石蜡，充分搅拌后置于造粒机中造粒，得到直径为4mm的芯材颗粒；
2)将4kg壳聚糖溶于10L体积比为2％的乙酸水溶液中，40℃条件下向溶液中加入2.5L甘油充分混合，再加入2kg尿素搅拌均匀，最后40℃恒温水浴加热2h，冷却静置脱泡，制得4％铸膜液；
3)在包膜机中将2)中铸膜液喷洒于1)中制得的芯材颗粒表面，经自然干燥处理，得到缓释氧化材料，其粒径为5mm；
4)将包膜前、后芯材颗粒分别置于盛有一定体积蒸馏水的锥形瓶中，其中V水∶V缓释氧化材料＝250∶1，常温避光，间隔24小时更换一次蒸馏水，相应时段浸出液置于比色管中，利用紫外分光光度仪于450nm下测定浸出液中过硫酸根离子浓度，结果表明未包膜的芯材在第二天过硫酸根释放量最大，第7天趋于稳定；而包膜后缓释氧化材料在10天内过硫酸根的释放趋于稳定，表明壳聚糖与尿素复合膜包覆过硫酸钠缓释氧化材料具有较好的缓释氧化效果。
本发明公开一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变工艺路线等环节实现，尽管本发明的方法已通过较佳实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容与范围内对本文所述方法进行改动或重新组合，实现最终结果。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的内容和范围中。

Claims (7)

1.一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，其特征在于：该缓释氧化材料以过硫酸盐、矿物粉、活性炭和粘合剂为芯材，以壳聚糖和尿素为复合膜材料；制备方法是将一定配比的过硫酸盐、矿物粉、活性炭和粘合剂置于造粒机中制成具有一定尺寸的芯材颗粒，然后置于包膜机中，通过喷洒包裹、干燥处理工艺，得到壳聚糖和尿素复合膜包覆型缓释氧化材料，包括如下步骤：
1)将过硫酸盐、矿物粉、活性炭混合均匀，然后加入粘合剂，充分搅拌后置于造粒机中造粒，得到直径范围为0.5-4mm的芯材颗粒；
2)将壳聚糖溶于体积比为2％的乙酸水溶液中，40℃条件下向溶液中加入甘油充分混合，再加入尿素搅拌均匀，最后恒温水浴加热2h，冷却静置脱泡，制得4％铸膜液；
3)在包膜机中将2)中铸膜液喷洒于1)中制得的芯材颗粒表面，经干燥处理，得到缓释氧化材料。
2.根据权利要求1所述一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，其特征在于：所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或/和过硫酸铵。
3.根据权利要求1所述一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，其特征在于：所述矿物粉为石英砂、花岗岩粉、砾石粉、层柱黏土、二氧化硅或/和粉煤灰。
4.根据权利要求1所述一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，其特征在于：所述活性炭为煤基活性炭、生物活性炭或/和污泥活性炭。
5.根据权利要求1所述一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，其特征在于：所述粘合剂为液体石蜡、聚乙二醇或聚乙烯醇。
6.根据权利要求1所述一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，其特征在于：所述恒温水浴温度为40-90℃。
7.根据权利要求1所述一种壳聚糖与尿素复合膜包覆型缓释氧化材料及制备方法，其特征在于：所述干燥处理工艺为自然风干、低温喷雾干燥或冷冻干燥。
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