CN110841611B - 改性贻贝壳对亚甲基蓝的吸附应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种改性贻贝壳的制备方法，包括以下步骤：S1.磁性纳米粒子的制备；S2.贻贝壳的前处理；S3.磁性贻贝壳的制备：将磁性纳米粒子和氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加硅烷偶联剂，加入贻贝壳粉反应，降至室温，磁铁分离，待用；S4.改性贻贝壳的制备：将乳酸、硅烷偶联剂和磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌，缓慢滴加催化剂溶液，室温搅拌反应，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，干燥，研细，制得改性贻贝壳。改性贻贝壳对于亚甲基蓝有较好的吸附性能，改性条件简单、操作方便，有较强的可操作性。利用废弃贻贝外壳作为原料，具有良好的环境效益并可产生较好的经济效益。

Description

改性贻贝壳对亚甲基蓝的吸附应用
技术领域
本发明涉及印染污水处理技术领域，具体涉及一种改性贻贝壳及其制备方法和对亚甲基蓝的吸附应用。
背景技术
随着我国印染业的快速发展，印染业的废水排放量已占我国工业废水排放量的35％。由于印染废水的成分复杂、色度大、浓度高，还有各种亲水性的直接染料、酸性染料以及疏水性的还原染料等，大大加重了印染废水的脱色处理的难度。目前，对于印染废水的处理方法工业上常用的主要有絮凝沉淀、氧化、吸附、生物降解等方法。相对于其它处理方法，吸附法具有成本低、效率高、简单易操作并对有毒物质不敏感等优点，成为印染废水的主要处理方法。目前，用于吸附染料废水的吸附剂有活性炭、沸石、黏土、硅胶等。寻找成本更为廉价、吸附性优良的吸附材料成为研究者关注的热点。
亚甲基蓝，又称次甲基蓝、亚甲蓝、次甲蓝、美蓝、品蓝、甲烯蓝、瑞士蓝，国际非专利药品名称为methylthioninium chloride。是一种芳香杂环化合物。被用作化学指示剂、染料、生物染色剂和药物使用。亚甲蓝的水溶液在氧化性环境中蓝色，但遇锌、氨水等还原剂会被还原成无色形态。
发明内容
本发明提供一种改性贻贝壳及其制备方法和对亚甲基蓝的吸附应用，其目的在于，提供一种改性贻贝壳，通过将聚乳酸或植酸分子通过硅烷偶联剂与经高温碳化后的贻贝壳粉连接，不仅经高温碳化后的贻贝壳粉具有疏松的多孔结构，其具有类似活性炭的较高的表面积，从而具有良好的染料吸附性能，同时，聚乳酸分子、植酸分子上含有较多负电中心、羧基等，对于亚甲基蓝正电分子具有良好的静电吸附、氢键作用，更加提高对亚甲基蓝的吸附作用。
本发明提供一种改性贻贝壳的制备方法，包括以下步骤：
S1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将六水氯化铁和四水氯化亚铁，升温到反应温度后滴加氨水，氮气保护下恒温反应2-5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S3.磁性贻贝壳的制备：将磁性纳米粒子和氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加硅烷偶联剂，氮气保护恒温反应3-6h，加入贻贝壳粉，继续反应2-3h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S4.改性贻贝壳的制备：将乳酸、硅烷偶联剂和磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌20-30min，缓慢滴加催化剂溶液，室温搅拌反应6-12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，80℃干燥6-9h，研细，制得改性贻贝壳。
优选地，所述催化剂选自三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、氧化锌、氧化锡或氧化亚锡中的一种。
作为本发明进一步的改进，步骤S1中所述反应温度为50-60℃，所述六水氯化铁和四水氯化亚铁的质量比为1：(2-3)；所述氨水的质量分数为20-24％；所述六水氯化铁和氨水的质量体积比为1：(10-30)。
作为本发明进一步的改进，步骤S3中所述磁性纳米粒子、硅烷偶联剂和贻贝壳粉的质量比为2:(0.01-0.03)：10；所述氨水的质量分数为20-24％；磁性纳米粒子和氨水的质量体积比为1：(10-20)。
作为本发明进一步的改进，步骤S4中所述乳酸、硅烷偶联剂、磁性贻贝壳和催化剂的质量比为20：(1-2)：100：(1-5)。
作为本发明进一步的改进，所述硅烷偶联剂为环氧烃基类硅烷偶联剂，选自KH560、KH791和南大-73中的一种或几种混合。
本发明进一步保护一种上述制备方法制得的改性贻贝壳。
本发明进一步保护一种上述改性贻贝壳对亚甲基蓝的吸附应用。
本发明进一步保护一种改性贻贝壳，按照以下方法制备：
S1.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S2.将植酸、硅烷偶联剂KH560和贻贝壳粉加入到去离子水中，均匀搅拌 20-30min，室温搅拌反应6-12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，过滤，80℃干燥6-9h，研细，制得改性贻贝壳。
作为本发明进一步的改进，所述植酸、硅烷偶联剂、贻贝壳粉的质量比为 10：(1-2)：100。
本发明进一步保护一种上述改性贻贝壳对亚甲基蓝的吸附应用。
本发明具有如下有益效果：
本发明将磁性纳米粒子和经高温碳化后的贻贝壳粉通过硅烷偶联剂连接，制得的贻贝壳粉具有磁性，便于磁性分离，避免了染料去除后对于吸附剂进行过滤、离心等复杂步骤，简化操作；
本发明将聚乳酸或植酸分子通过硅烷偶联剂与经高温碳化后的贻贝壳粉连接，不仅经高温碳化后的贻贝壳粉具有疏松的多孔结构，其具有类似活性炭的较高的表面积，从而具有良好的染料吸附性能，同时，聚乳酸分子、植酸分子上含有较多负电中心、羧基等，对于亚甲基蓝正电分子具有良好的静电吸附、氢键作用，更加提高对亚甲基蓝的吸附作用；
本发明采用环氧烃基类硅烷偶联剂对贻贝壳粉改性，由于贻贝壳粉中碳酸钙上含有较多的羧基，具有高效偶联的作用，进一步提高的偶联效率，降低了偶联剂的使用量；
本发明制备的改性贻贝壳对于亚甲基蓝有较好的吸附性能，改性条件简单、操作方便，有较强的可操作性。利用废弃贻贝外壳作为原料，具有良好的环境效益并可产生较好的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例4、5和实施例8、9中亚甲基蓝的吸附率和吸附剂的去除率的检测对比图；
图2为本发明实施例3和对比例1、3、4对亚甲基蓝的吸附率和吸附剂的去除率的检测对比图；
图3为本发明实施例7和对比例2对亚甲基蓝的吸附率和吸附剂的去除率的检测对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种改性贻贝壳的制备方法，包括以下步骤：
S1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将1g六水氯化铁和2g四水氯化亚铁，升温到反应温度50℃后滴加10mL 20wt％氨水，氮气保护下恒温反应2h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S3.磁性贻贝壳的制备：将2g磁性纳米粒子和20mL 20wt％氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加0.01g硅烷偶联剂KH560，氮气保护恒温反应3h，加入10g贻贝壳粉，继续反应2h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S4.改性贻贝壳的制备：将0.2g乳酸、0.01g硅烷偶联剂KH560和1g磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌20min，缓慢滴加0.01g催化剂硫酸铜溶液，室温搅拌反应6h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，80℃干燥6h，研细，制得改性贻贝壳，得率为94％。
实施例2
一种改性贻贝壳的制备方法，包括以下步骤：
S1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将1g六水氯化铁和3g四水氯化亚铁，升温到反应温度60℃后滴加30mL 24wt％氨水，氮气保护下恒温反应5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S3.磁性贻贝壳的制备：将2g磁性纳米粒子和40mL 24wt％氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加0.03g硅烷偶联剂南大-73，氮气保护恒温反应6h，加入10g贻贝壳粉，继续反应3h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S4.改性贻贝壳的制备：将0.2g乳酸、0.02g硅烷偶联剂南大-73和1g磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌30min，缓慢滴加0.05g催化剂硫酸亚铁溶液，室温搅拌反应12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离， 80℃干燥9h，研细，制得改性贻贝壳，得率为95％。
实施例3
一种改性贻贝壳的制备方法，包括以下步骤：
S1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将1g六水氯化铁和2.5g四水氯化亚铁，升温到反应温度55℃后滴加20mL 22wt％氨水，氮气保护下恒温反应3.5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S3.磁性贻贝壳的制备：将2g磁性纳米粒子和30mL 22wt％氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加0.02g硅烷偶联剂KH791，氮气保护恒温反应4.5h，加入10g贻贝壳粉，继续反应2.5h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S4.改性贻贝壳的制备：将0.2g乳酸、0.15g硅烷偶联剂KH791和1g磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌25min，缓慢滴加0.035g催化剂三氯化铁溶液，室温搅拌反应9h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，80℃干燥7h，研细，制得改性贻贝壳，得率为97％。
实施例4
将1g实施例3制备的改性贻贝壳加入500g含有0.001g/L亚甲基蓝的水中，室温振荡，磁铁分离，得到净化后的水。检测结果见图1。
实施例5
将1g实施例3制备的改性贻贝壳加入500g含有0.1g/L亚甲基蓝的水中，室温振荡，磁铁分离，得到净化后的水。检测结果见图1。
实施例6
一种改性贻贝壳，按照以下方法制备：
S1.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S2.将1g植酸、0.1g硅烷偶联剂KH560和10g贻贝壳粉加入到去离子水中，均匀搅拌20min，室温搅拌反应6h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，过滤，80℃干燥6h，研细，制得改性贻贝壳，得率95％。
实施例7
一种改性贻贝壳，按照以下方法制备：
S1.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S2.将1g植酸、0.2g硅烷偶联剂KH560和10g贻贝壳粉加入到去离子水中，均匀搅拌30min，室温搅拌反应12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，过滤，80℃干燥9h，研细，制得改性贻贝壳，得率96％。
实施例8
将1g实施例7制备的改性贻贝壳加入500g含有0.001g/L亚甲基蓝的水中，室温振荡，过滤，得到净化后的水。检测结果见图1。
实施例9
将1g实施例7制备的改性贻贝壳加入500g含有0.1g/L亚甲基蓝的水中，室温振荡，过滤，得到净化后的水。检测结果见图1。
对比例1
一种改性贻贝壳的制备方法，包括以下步骤：
S1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将3g六水氯化铁和1g四水氯化亚铁，升温到反应温度55℃后滴加50mL 22wt％氨水，氮气保护下恒温反应3.5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S3.磁性贻贝壳的制备：将5g磁性纳米粒子和10mL 22wt％氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加0.01g硅烷偶联剂KH791，氮气保护恒温反应4.5h，加入10g贻贝壳粉，继续反应2.5h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S4.改性贻贝壳的制备：将1g乳酸、0.5g硅烷偶联剂KH791和1g磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌25min，缓慢滴加0.035g催化剂三氯化铁溶液，室温搅拌反应9h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，80℃干燥7h，研细，制得改性贻贝壳，得率为54％。
对比例2
一种改性贻贝壳，按照以下方法制备：
S1.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S2.将12g植酸、0.5g硅烷偶联剂KH560和10g贻贝壳粉加入到去离子水中，均匀搅拌30min，室温搅拌反应12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，过滤，80℃干燥9h，研细，制得改性贻贝壳，得率56％。
对比例3
一种改性贻贝壳的制备方法，包括以下步骤：
S1.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用
S2.改性贻贝壳的制备：将0.2g乳酸、0.15g硅烷偶联剂KH791加入到去离子水中，均匀搅拌25min，缓慢滴加0.035g催化剂三氯化铁溶液，室温搅拌反应 9h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，80℃干燥7h，研细，制得改性贻贝壳，得率为67％。
对比例4
一种改性贻贝壳的制备方法，包括以下步骤：
S1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将1g六水氯化铁和2.5g四水氯化亚铁，升温到反应温度55℃后滴加20mL 22wt％氨水，氮气保护下恒温反应3.5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S3.磁性贻贝壳的制备：将2g磁性纳米粒子和30mL 22wt％氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加0.02g硅烷偶联剂KH791，氮气保护恒温反应4.5h，加入10g贻贝壳粉，继续反应2.5h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，制得磁性贻贝壳，得率99％。
对比例5
一种改性贻贝壳，按照以下方法制备：
将1g植酸、0.2g硅烷偶联剂KH560和10g贻贝壳粉加入到去离子水中，均匀搅拌30min，室温搅拌反应12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，过滤，80℃干燥9h，研细，制得改性贻贝壳，得率66％。
测试例1
将本发明实施例4、5和实施例8、9中对亚甲基蓝吸附率和吸附后吸附剂的去除率进行检测，结果见图1。注释：a为与实施例8相比，p<0.05；A为与实施例8相比，p<0.05。
由图1可知，实施例4、5和实施例8、9中制得的改性贻贝壳对亚甲基蓝的吸附效率均达到98％以上，其中以实施例5和实施例9的吸附效率最高，达到 99.5％。
由图1可知，实施例4、5在吸附后采用磁铁去除，去除率达到99％，实施例4中吸附剂的去除率达到99.7％。实施例8、9中采用过滤的方法对吸附剂进行去除，去除率为85-92％。
测试例2
将实施例3和对比例1、3、4制备的改性贻贝壳进行对亚甲基蓝的吸附实验，将1g改性贻贝壳加入500g含有0.1g/L亚甲基蓝的水中，室温振荡，磁铁分离，得到净化后的水。检测结果见图2。注释：a为与对比例4相比，p<0.05；A为与对比例3相比，p<0.05。
由图2可知，对比例1与实施例3相比，其原料的配比不同，达到的改性贻贝壳性能不同，结构也不同，对亚甲基蓝的吸附效率明显下降，不如实施例3 制备的改性贻贝壳。
由图2可知，对比例3与实施例3相比，未制备磁性贻贝壳，虽然用乳酸对贻贝壳粉进行改性，制得的改性贻贝壳具有多孔结构以及负电中心，但其对亚甲基蓝的吸附效率仍不如实施例3，且其去除率大大下降，去除效果不佳，对污水净化后仍有较大污染。
由图2可知，对比例4与实施例3相比，未采用乳酸对磁性贻贝壳进行改性，达到的磁性贻贝壳没有形成含有较多负电中心、羧基等，对亚甲基蓝的吸附效率明显下降，不如实施例3制备的改性贻贝壳，但其去除率与实施例3相近。
测试例3
将实施例7和对比例3制备的改性贻贝壳进行对亚甲基蓝的吸附实验，将 1g改性贻贝壳加入500g含有0.1g/L亚甲基蓝的水中，室温振荡，过滤，得到净化后的水。检测结果见图3。注释：*为与对比例3相比，p<0.05。
由图3可知，对比例3与实施例7相比，其原料的配比不同，达到的改性贻贝壳性能不同，结构也不同，对亚甲基蓝的吸附效率明显下降，不如实施例7 制备的改性贻贝壳。
与现有技术相比，本发明将磁性纳米粒子和经高温碳化后的贻贝壳粉通过硅烷偶联剂连接，制得的贻贝壳粉具有磁性，便于磁性分离，避免了染料去除后对于吸附剂进行过滤、离心等复杂步骤，简化操作；
本发明将聚乳酸或植酸分子通过硅烷偶联剂与经高温碳化后的贻贝壳粉连接，不仅经高温碳化后的贻贝壳粉具有疏松的多孔结构，其具有类似活性炭的较高的表面积，从而具有良好的染料吸附性能，同时，聚乳酸分子、植酸分子上含有较多负电中心、羧基等，对于亚甲基蓝正电分子具有良好的静电吸附、氢键作用，更加提高对亚甲基蓝的吸附作用；
本发明采用环氧烃基类硅烷偶联剂对贻贝壳粉改性，由于贻贝壳粉中碳酸钙上含有较多的羧基，具有高效偶联的作用，进一步提高的偶联效率，降低了偶联剂的使用量；
本发明制备的改性贻贝壳对于亚甲基蓝有较好的吸附性能，改性条件简单、操作方便，有较强的可操作性。利用废弃贻贝外壳作为原料，具有良好的环境效益并可产生较好的经济效益。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (5)

1.一种改性贻贝壳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将六水氯化铁和四水氯化亚铁，升温到反应温度后滴加氨水，氮气保护下恒温反应2-5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S3.磁性贻贝壳的制备：将磁性纳米粒子和氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加硅烷偶联剂，氮气保护恒温反应3-6h，加入贻贝壳粉，继续反应2-3h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S4.改性贻贝壳的制备：将乳酸、硅烷偶联剂和磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌20-30min，缓慢滴加催化剂溶液，室温搅拌反应6-12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，80℃干燥6-9h，研细，制得改性贻贝壳；其中，
步骤S1中所述反应温度为50-60℃，所述六水氯化铁和四水氯化亚铁的质量比为1:(2-3)；所述氨水的质量分数为20-24％；所述六水氯化铁和氨水的质量体积比为1g:(10-30)mL；
步骤S3中所述磁性纳米粒子、硅烷偶联剂和贻贝壳粉的质量比为2:(0.01-0.03):10；所述氨水的质量分数为20-24％；磁性纳米粒子和氨水的质量体积比为1g:(10-20)mL；所述硅烷偶联剂为环氧烃基类硅烷偶联剂，选自KH560、KH791和南大-73中的一种或几种混合；
步骤S4中所述催化剂为三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铜中的一种。
2.根据权利要求1所述改性贻贝壳的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述乳酸、硅烷偶联剂、磁性贻贝壳和催化剂的质量比为20:(1-2):100:(1-5)。
3.根据权利要求1所述改性贻贝壳的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为环氧烃基类硅烷偶联剂，选自KH560、KH791和南大-73中的一种或几种混合。
4.一种如权利要求1-3任一项权利要求所述制备方法制得的改性贻贝壳。
5.一种如权利要求4所述改性贻贝壳对亚甲基蓝的吸附应用。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113713777B (zh) * 2021-09-13 2024-01-09 湖南农业大学 蛋壳粉呕吐毒素吸附剂的制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103406081A (zh) * 2013-07-16 2013-11-27 商洛学院 一种阴离子β-环糊精磁性微球的制备方法及应用
CN103881033A (zh) * 2014-02-26 2014-06-25 成都理工大学 一种农作物秸秆染料吸附材料的制备方法
WO2015038129A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-19 Multisorb Technologies, Inc. Coated sorbents and methods of making
CN105854823A (zh) * 2016-04-27 2016-08-17 贝壳派创新科技（深圳）有限公司 一种生物复合抗菌吸附材料及其制备方法
CN105879844A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 青岛科技大学 一种壳聚糖对多孔贝壳颗粒涂膜制备复合贝类毒素吸附剂的方法
CN105921120A (zh) * 2016-04-27 2016-09-07 常州市奥普泰科光电有限公司 一种利用贝壳制备磁性复合吸附材料的方法
CN106799213A (zh) * 2017-01-23 2017-06-06 浙江大学 一种壳聚糖‑贝壳粉复合吸附剂的制备方法及其应用
CN107308829A (zh) * 2017-07-18 2017-11-03 西南交通大学 用于阴离子染料废水处理的聚乳酸多孔薄膜的制备方法
CN108114690A (zh) * 2018-02-11 2018-06-05 大连民族大学 一种基于贝壳粉的染料吸附剂的制备方法和应用
CN109126697A (zh) * 2018-09-10 2019-01-04 浙江海洋大学 一种天然材料复合吸附剂及其制备方法、应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10046985B2 (en) * 2016-02-11 2018-08-14 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Method for removing cationic dyes from an aqueous solution using an adsorbent

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103406081A (zh) * 2013-07-16 2013-11-27 商洛学院 一种阴离子β-环糊精磁性微球的制备方法及应用
WO2015038129A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-19 Multisorb Technologies, Inc. Coated sorbents and methods of making
CN103881033A (zh) * 2014-02-26 2014-06-25 成都理工大学 一种农作物秸秆染料吸附材料的制备方法
CN105854823A (zh) * 2016-04-27 2016-08-17 贝壳派创新科技（深圳）有限公司 一种生物复合抗菌吸附材料及其制备方法
CN105921120A (zh) * 2016-04-27 2016-09-07 常州市奥普泰科光电有限公司 一种利用贝壳制备磁性复合吸附材料的方法
CN105879844A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 青岛科技大学 一种壳聚糖对多孔贝壳颗粒涂膜制备复合贝类毒素吸附剂的方法
CN106799213A (zh) * 2017-01-23 2017-06-06 浙江大学 一种壳聚糖‑贝壳粉复合吸附剂的制备方法及其应用
CN107308829A (zh) * 2017-07-18 2017-11-03 西南交通大学 用于阴离子染料废水处理的聚乳酸多孔薄膜的制备方法
CN108114690A (zh) * 2018-02-11 2018-06-05 大连民族大学 一种基于贝壳粉的染料吸附剂的制备方法和应用
CN109126697A (zh) * 2018-09-10 2019-01-04 浙江海洋大学 一种天然材料复合吸附剂及其制备方法、应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Selective removal of cationic dye from aqueous solution by low-cost adsorbent using phytic acid modified wheat straw";Hui You et al.;《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》;20160831;第509卷;摘要、第2.2节 *
"埃洛石纳米管表面修饰及其对次甲基蓝的吸附研究";蔡力锋 等;《莆田学院学报》;20120425;第19卷(第2期);第1.2节、第3节 *
"改性贻贝壳对亚甲基蓝的吸附去除研究";邹德靓 等;《环境科学与技术》;20141215;第37卷(第12期);第2.1节 *

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