一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑及其制備方法、用途
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑及其制備方法、用途，屬于刻蝕液廢液領(lǐng)域，以在酸性條件下提高Cu2+的吸附效率。所述磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑的制備方法，包括：1)將殼聚糖溶于乙酸或氯仿溶液中，配成殼聚糖溶液；2)將聚乙烯醇溶于水中，配成聚乙烯醇溶液；3)將所述殼聚糖溶液和聚乙烯醇溶液混合，并向其中加入Fe3O4納米顆粒溶液，攪拌，制成均勻的前驅(qū)體溶液；4)將所述前驅(qū)體溶液經(jīng)靜電紡絲，制備得到所述磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑。本發(fā)明可用于含有Cu2+污染物溶液的處理中。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及刻蝕液廢液領(lǐng)域，尤其涉及一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑及 其制備方法、用途。 一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑及其制備方法、用 途

【背景技術(shù)】
[0002] 在面板制作行業(yè)，由于在刻蝕等多個步驟中會大量使用到刻蝕液，加之目前多采 用Cu電極材料技術(shù)，所述在刻蝕液中含有大量的Cu 2+，這就無疑會導致大量Cu2+的污染，而 這一問題也正是刻蝕液廠、面板廠及電鍍廠所共同面對的一大難題。
[0003] 現(xiàn)有的Cu2+污染處理的方法是通過在溶液中加入沉淀劑以形成銅泥，然后回收到 銅泥處理廠進行Cu 2+提取的方法，該種方法由于存在Cu2+回收效率低且處理成本偏高的問 題，現(xiàn)已逐步被殼聚糖吸附法所取代。殼聚糖是天然的高分子材料，具有親水性、生物相容 性、可降解性等優(yōu)點，殼聚糖及其改性分子中所含有的大量氨基、羥基，可對金屬離子具有 很強的螯合作用，其主要用于回收重金屬和處理含重金屬離子的廢水。但是，殼聚糖需溶于 酸性溶劑（稀的鹽酸、硝酸等無機酸和大多數(shù)有機酸）中，由于其存在的pH適應(yīng)范圍窄，所 以在有限的范圍會影響到低濃度金屬離子的吸附效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例提供了一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑及其制備方法、用 途，以在酸性條件下提高Cu 2+的吸附效率。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明提供了一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑的制備方法，包括：
[0007] 將殼聚糖溶于乙酸或氯仿溶液中，配成殼聚糖溶液；
[0008] 將聚乙烯醇溶于水中，配成聚乙烯醇溶液；
[0009] 將所述殼聚糖溶液和聚乙烯醇溶液混合，并向其中加入Fe304納米顆粒，攪拌，制 成均勻的前驅(qū)體溶液；
[0010] 將所述前驅(qū)體溶液經(jīng)靜電紡絲，制備得到所述磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附 劑。
[0011] 可選的，所述殼聚糖的分子量范圍為50-100kDa。
[0012] 可選的，所述殼聚糖溶液的質(zhì)量分數(shù)為3% -7%。
[0013] 可選的，所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為10% -15%。
[0014] 可選的，所述殼聚糖溶液、聚乙烯醇溶液和Fe304納米顆粒溶液的體積比為：
[0015] 殼聚糖溶液：10-30份；
[0016] 聚乙烯醇溶液：40-50份；
[0017] Fe304納米顆粒溶液：30-40份。
[0018] 優(yōu)選的，所述殼聚糖溶液、聚乙烯醇溶液和Fe304納米顆粒溶液的體積比為：
[0019] 殼聚糖溶液：10份；
[0020] 聚乙烯醇溶液：50份；
[0021] Fe304納米顆粒溶液：40份。
[0022] 可選的，所述靜電紡絲的條件為：
[0023] 紡絲電壓：20-25千伏；
[0024] 接收距離：100-120mm ;
[0025] 噴絲流量：0· 2mL/h。
[0026] 本發(fā)明的再一方面提供了一種根據(jù)上述技術(shù)方案制備得到的磁性殼聚糖納米纖 維銅離子吸附劑。
[0027] 本發(fā)明的又一方面提供了一種根據(jù)上述技術(shù)方案制備得到的磁性殼聚糖納米纖 維銅離子吸附劑在去除溶液中Cu 2+污染物中的用途。
[0028] 本發(fā)明實施例提供了一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑及其制備方法、用 途。由于殼聚糖本身對金屬離子具有很強的螯合作用，所以本發(fā)明在殼聚糖溶液中通過復 合磁性材料（Fe 304納米顆粒）、并在靜電紡絲的作用下制備磁性金屬離子吸附劑，這樣在外 加磁場的作用下，磁性金屬離子吸附劑就能夠?qū)u 2+離子實現(xiàn)快速吸附分離，可有效地用 于酸性環(huán)境中Cu2+離子的吸附和回收中。該方法工藝簡單，制備效率高，適用于工業(yè)化生 產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明實施例提供的磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑的制備工藝流程 圖。

【具體實施方式】
[0030] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑及其制備方法、 用途進行詳細描述。
[0032] 圖1為本發(fā)明實施例提供的磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑的制備工藝流程 圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑的制備方法， 包括：
[0033] 1)將殼聚糖溶于乙酸或氯仿溶液中，配成殼聚糖溶液；
[0034] 在本步驟中，首先將殼聚糖溶于乙酸或氯仿溶液中配成殼聚糖溶液，選用乙酸或 氯仿溶劑主要是考慮到一是對殼聚糖進行充分溶解，二是選用低沸點溶劑，這樣可確保在 后續(xù)的靜電紡絲工藝中將溶液完全去除?？蛇x的，將所述殼聚糖溶液配制成質(zhì)量分數(shù)為 3%-7%的溶液。優(yōu)選的，將所述殼聚糖溶液配制成質(zhì)量分數(shù)為5%的溶液?？蛇x的，在本 步驟中，可以選用分子量范圍為50-100kDa的殼聚糖。優(yōu)選的，選用分子量范圍為lOOkDa 的殼聚糖。
[0035] 2)將聚乙烯醇溶于水中，配成聚乙烯醇溶液；
[0036] 在本步驟中，可將所述聚乙烯醇溶液配置為質(zhì)量分數(shù)為10% -15%的溶液。優(yōu)選 的，將所述聚乙烯醇溶液配置為質(zhì)量分數(shù)為15%的溶液。
[0037] 需要說明的是，步驟1)和2)僅是對各個溶液進行配制的步驟，不存在先后順序， 先步驟2)再步驟1)也可以。
[0038] 3)將所述殼聚糖溶液和聚乙烯醇溶液混合，并向其中加入Fe304納米顆粒溶液，攪 拌，制成均勻的前驅(qū)體溶液；
[0039] 在本步驟中，向所述殼聚糖溶液和聚乙烯醇的混合溶液中加入Fe304納米顆粒，以 實現(xiàn)對殼聚糖的改性。考慮到對殼聚糖進行改性，本步驟選用的是Fe 304納米顆粒，而非金 屬鐵或其混合物的鹽溶液，這是因為直接在所述殼聚糖的混合溶液中加入Fe 304納米顆粒 (納米級的顆粒），可使其在最終形成的改性的磁性殼聚糖納米纖維中分散地更加均勻?？?選的，所述殼聚糖溶液、聚乙烯醇溶液和Fe 304納米顆粒的體積比為：殼聚糖溶液：10-30份； 聚乙烯醇溶液：40-50份；Fe 304納米顆粒溶液：30-40份。優(yōu)選的，所述殼聚糖溶液、聚乙烯 醇溶液和Fe30 4納米顆粒的體積比為：殼聚糖溶液：10份；聚乙烯醇溶液：50份；Fe304納米 顆粒溶液：40份?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明實施例并不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明 公開的內(nèi)容及本領(lǐng)域公知常識選擇殼聚糖溶液、聚乙烯醇溶液和Fe 304納米顆粒的體積比。
[0040] 在本發(fā)明的又一實施例中，提供了一種Fe304納米顆粒溶液的制備方法，即在通入 氮氣的情況下，在加有NaOH溶液的反應(yīng)器中，加入FeCl 3和FeCl2的混合溶液，在室溫下攪 拌并升溫繼續(xù)攪拌，隨后加入檬酸鈉溶液繼續(xù)攪拌，即可得到Fe 304納米顆粒溶液。可以理 解的是，本發(fā)明實施例并不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可本領(lǐng)域所公開的其它方法來制備 Fe304納米顆粒溶液。
[0041] 4)將所述前驅(qū)體溶液經(jīng)靜電紡絲，制備得到所述磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附 劑。
[0042] 在本步驟中，將所述前驅(qū)體溶液進行靜電紡絲處理，其中，所述靜電紡絲的條件可 為：紡絲電壓：20-25千伏；接收距離：100-120mm ;噴絲流量：0. 2mL/h。而有關(guān)靜電紡絲的 時間則可根據(jù)待紡絲溶液的溶液量來決定。經(jīng)靜電紡絲處理后，即可得到述磁性殼聚糖納 米纖維銅離子吸附劑，并且由于所述前驅(qū)體溶液中的溶劑在處理中已完全得到去除，所以 在靜電紡絲處理后，也免去了對溶劑進行進一步去除的繁瑣步驟。
[0043] 本發(fā)明實施例提供了一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑及其制備方法、用 途。由于殼聚糖本身對金屬離子具有很強的螯合作用，所以本發(fā)明在殼聚糖溶液中通過復 合磁性材料（Fe304納米顆粒）、并在靜電紡絲的作用下制備磁性金屬離子吸附劑，這樣在外 加磁場的作用下，磁性金屬離子吸附劑就能夠?qū)u 2+離子實現(xiàn)快速吸附分離，可有效地用 于酸性環(huán)境中Cu2+離子的吸附和回收中。該方法工藝簡單，制備效率高，適用于工業(yè)化生 產(chǎn)。
[0044] 在本發(fā)明的另一實施例中提供了一種根據(jù)上述實施例制備得到的磁性殼聚糖納 米纖維銅離子吸附劑。本發(fā)明實施例提供的磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑是在原有的 天然殼聚糖溶液中通過復合磁性材料（Fe304納米顆粒）、并在靜電紡絲作用下制備得到的， 這樣就可在外加磁場的作用下實現(xiàn)對Cu 2+的快速吸附，以實現(xiàn)Cu2+離子有效分離，適用于酸 性環(huán)境中Cu2+離子的吸附和回收中。
[0045] 在本發(fā)明的又一實施例中提供了一種根據(jù)上述實施例制備得到的磁性殼聚糖納 米纖維銅離子吸附劑在去除溶液中Cu 2+污染物中的用途。由于殼聚糖本身對金屬離子具 有很強的螯合作用，所以由本發(fā)明實施例在殼聚糖溶液中通過復合磁性材料（Fe 304納米顆 粒）、并在靜電紡絲作用下制備得到的磁性金屬離子吸附劑對金屬離子可具有更強的螯合 作用，這樣在使用其處理含有Cu 2+污染物的溶液時，可在外加磁場的作用下對酸性環(huán)境中 的Cu2+進行有效吸附和回收。
[0046] 下面將通過具體實施例對本發(fā)明所提供的磁性殼聚糖納米纖維Cu2+離子吸附劑 進行進一步闡述。
[0047] Fe304納米顆粒的制備
[0048] 在通入氮氣的條件下，在加入有120ml濃度為5. 5M的NaOH溶液中，加入10ml濃 度為1. 1M的FeCl3和12ml濃度為0. 6M的FeCl2的混合溶液，在室溫攪拌半小時，并升溫到 90°C再攪拌兩個小時后，加入70ml濃度為1M的檸檬酸鈉溶液，繼續(xù)攪拌，即可得到Fe 304納 米顆粒（將該條件下制備得到的Fe304納米顆粒用于下述磁性殼聚糖納米纖維Cu 2+離子吸 附劑的制備中）。
[0049] 磁性殼聚糖納米纖維Cu2+離子吸附劑的制備
[0050] 實施例1
[0051] 將殼聚糖配成質(zhì)量分數(shù)為5%的均勻溶液，加入質(zhì)量分數(shù)為15%的聚乙烯醇溶液 和上述制備的Fe 304納米顆粒溶液，其中殼聚糖/聚乙烯醇/Fe304納米顆粒的溶液體積比 為30/40/30,在電壓為20kV，接收距離為100mm，噴絲流量為0. 2mL/h的條件下進行靜電紡 絲，即可得到磁性殼聚糖納米纖維1。在最終得到的所述磁性殼聚糖納米纖維1中，殼聚糖 與Fe 304的質(zhì)量比為8:1。
[0052] 實施例2
[0053] 將殼聚糖配成質(zhì)量分數(shù)為5%的均勻溶液，加入質(zhì)量分數(shù)為15%的聚乙烯醇溶液 和上述制備的Fe 304納米顆粒溶液，其中殼聚糖/聚乙烯醇/Fe304納米顆粒的溶液體積比 為20/40/40,在電壓為22kV,接收距離為110mm,噴絲流量為0. 2mL/h的條件下進行靜電紡 絲，即可得到磁性殼聚糖納米纖維2。在最終得到的所述磁性殼聚糖納米纖維1中，殼聚糖 與Fe 304的質(zhì)量比為4:1。
[0054] 實施例3
[0055] 將殼聚糖配成質(zhì)量分數(shù)為5%的均勻溶液，加入質(zhì)量分數(shù)為15%的聚乙烯醇溶液 和上述制備的Fe 304納米顆粒溶液，其中殼聚糖/聚乙烯醇/Fe304納米顆粒的溶液體積比 為10/50/40,在電壓為25kV，接收距離為120mm，噴絲流量為0. 2mL/h的條件下進行靜電紡 絲，即可得到磁性殼聚糖納米纖維3。在最終得到的所述磁性殼聚糖納米纖維1中，殼聚糖 與Fe 304的質(zhì)量比為2:1。
[0056] 性能測試
[0057] 分別對實施例1-3所得到的磁性殼聚糖納米纖維進行Cu2+吸附測試。將上述三種 磁性殼聚糖納米纖維分別記為1、2、3,然后分別加入到Cu 2+最初濃度較高的含水溶液中，經(jīng) 一段時間后，測得含水溶液中Cu2+的最終濃度，從而計算得出Cu 2+吸附量。具體結(jié)果見表1。
[0058]

【權(quán)利要求】
1. 一種磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑的制備方法，其特征在于，包括： 將殼聚糖溶于乙酸或氯仿溶液中，配成殼聚糖溶液； 將聚乙烯醇溶于水中，配成聚乙烯醇溶液； 將所述殼聚糖溶液和聚乙烯醇溶液混合，并向其中加入Fe304納米顆粒溶液，攪拌，制 成均勻的前驅(qū)體溶液； 將所述前驅(qū)體溶液經(jīng)靜電紡絲，制備得到所述磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述殼聚糖的分子量范圍為 50-100kDa〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述殼聚糖溶液的質(zhì)量分數(shù)為 3% -7%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為 10% -15%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述殼聚糖溶液、聚乙烯醇溶液和 Fe304納米顆粒溶液的體積比為： 殼聚糖溶液：10-30份； 聚乙烯醇溶液：40-50份； Fe304納米顆粒溶液：30-40份。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述殼聚糖溶液、聚乙烯醇溶液和 Fe304納米顆粒溶液的體積比為： 殼聚糖溶液：10份； 聚乙烯醇溶液：50份； Fe304納米顆粒溶液：40份。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲的條件為： 紡絲電壓：20-25千伏； 接收距離：100-120mm ; 噴絲流量：〇. 2mL/h。
8. -種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的制備方法制備得到的磁性殼聚糖納米纖維銅 離子吸附劑。
9. 一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁性殼聚糖納米纖維銅離子吸附劑在去除溶液中Cu2+污 染物中的用途。
【文檔編號】C02F1/62GK104084177SQ201410334711
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】谷敬霞, 唐琛, 曹占鋒 申請人:京東方科技集團股份有限公司