一種蝦殼制備的殼聚糖－膨潤土吸附材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種蝦殼制備的殼聚糖一膨潤土吸附材料的制備方法，屬于吸附材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]殼聚糖是甲殼素的脫乙酰化衍生物，其分子中含有許多氨基和羥基活潑基團作為一種天然有機高分子絮凝劑，殼聚糖具有無毒、無害、生物相容性和多功能性等特點，已在印染廢水、醫(yī)藥、食品工業(yè)、生物工程和農(nóng)業(yè)等方面得到了應(yīng)用。但由于殼聚糖密度小、易漂浮，難以與溶液中的被吸附物質(zhì)接觸，且其價格相對較高，限制了殼聚糖的使用。
[0003]膨潤土是一種以蒙脫石為主要礦物成分，含少量伊利石、高嶺石、蒙脫石混層等粘土礦物的復(fù)合物，具有很大的表面積。膨潤土層間包括陽離子、水分子、羥基和水絡(luò)合物等物質(zhì)，具有良好的吸附性、離子交換性和體積膨脹性。膨潤土是一種非金屬粘土，但由于其表面是親水性的，不利于有機物在其表面分散與吸附，且吸附后的膨潤土不容易從水中分散，使其應(yīng)用受到了一定的限制。
[0004]我國的殼聚糖，膨潤土資源十分豐富，結(jié)合二者的性能與特點，以天然膨潤土作為基體負載殼聚糖制備新型的殼聚糖一膨潤土復(fù)合吸附劑，具有分散度高、吸附容量大、可多次再生、無污染等優(yōu)點，是一種綠色的水處理復(fù)合劑，目前已經(jīng)引起很多研究學者的重視。
[0005]殼聚糖一膨潤土復(fù)合材料改性機理:殼聚糖分子中含有比較多的氨基，當其溶解于酸性溶液中時，即帶有正電荷。膨潤土蒙脫石的四面體及八面體存在廣泛的同晶置換，四面體中的Si4+常被Al 3+替代，八面體中的Al 3+常被Mg' Fe' Fe' Ni' Li+等替代，使層間產(chǎn)生弱的負電荷，從而具有吸附某些陽離子的能力，膨潤土和殼聚糖可以依靠正負電荷的吸引結(jié)合在一起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前膨潤土吸附材料由于表面具有極強的親水性和層間大量可交換性陽離子水解，使其表面通常存在一層薄的水膜導(dǎo)致土質(zhì)的親水性，而不能有效吸附疏水性有機污染物，吸附效果比較差的弊端，提供了一種蝦殼制備的殼聚糖一膨潤土吸附材料的制備方法，該方法采用傳統(tǒng)方法將小龍蝦殼進行處理，使用酸堿浸泡、氧化等方法去除小龍蝦中的鈣質(zhì)、蛋白質(zhì)和色素，制備出甲殼素，將甲殼素加堿制得殼聚糖，將殼聚糖溶于酸后加入膨潤土，攪拌后加堿溶液和環(huán)氧氯丙烷，之后進行抽濾，烘干，研磨后即得殼聚糖一膨潤土吸附材料，該方法制成的殼聚糖一膨潤土吸附材料由于有機分子殼聚糖聚合體的引入改變了膨潤土在水中的分散狀態(tài)，改變了其親水性，提高了其活性，增大了層間距，從而增強了其對有機物的吸附和離子交換能力。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
2.—種蝦殼制備的殼聚糖一膨潤土吸附材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: 3.(I)取新鮮小龍蝦殼洗凈，除去附著物及肉質(zhì)等，放入烘箱在80?90°C下烘干，之后倒入研缽研磨成粉末過20目篩得到蝦殼粉末；
4.(2)再稱取5?1g上述制得的小龍蝦殼粉末倒入500mL燒杯中，加入100?200mL質(zhì)量濃度為4%的稀鹽酸溶液，放置在磁力攪拌機上攪拌30?40min，攪拌轉(zhuǎn)速為200?300r/min,之后室溫下靜置24?30h，直至無氣泡產(chǎn)生，充分去除蝦殼中的鈣質(zhì)，過濾得到沉淀物1，用去離子水沖洗至pH為6?7后真空干燥，備用；
5.(3)用量筒量取100?200mL質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉溶液，倒入上述沉淀物I中，用低速攪拌機邊攪拌邊加熱至沸騰，反應(yīng)3?4h，攪拌轉(zhuǎn)速為60?80r/min，以除去蛋白質(zhì)，然后用布氏漏斗抽濾得沉淀物2 ;
6.(4)將上述沉淀物2放入50?10mL質(zhì)量濃度為1%的硝酸溶液中，放入恒溫水浴鍋水浴升溫至30?40°C，緩慢攪拌直至沉淀物完全變?yōu)榘咨?，之后放入臥式離心機，在2000?2500r/min的轉(zhuǎn)速下離心處理20?30min，分離去除上清液，將沉淀物移入烘箱在105?110°C下烘干后研磨成50?60目的粉末，即甲殼素粉末；
7.(5)取5?1g上述制得的甲殼素粉末放入500mL燒杯中，加入100?150mL質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻后放入微波加熱器，在400?500W的功率下加熱20?30min，冷卻至室溫后抽濾得到沉淀物并真空干燥，制得蝦殼殼聚糖；
8.(6)取2?5g殼聚糖溶于80?10mL質(zhì)量濃度為20%的醋酸溶液中，再加入3?5g膨潤土，攪拌均勾后靜置24?30h，之后放置在磁力攪拌機上，以100?200r/min的轉(zhuǎn)速下邊攪拌邊加入300?400mL質(zhì)量濃度為20%的氫氧化鈉溶液，保持轉(zhuǎn)速不變繼續(xù)加入100?150mL環(huán)氧氯丙烷，之后將轉(zhuǎn)速調(diào)至300?400r/min繼續(xù)攪拌I?2h ;
9.(7)攪拌結(jié)束后用真空抽濾栗對其抽濾，將所得的固體用去離子水沖洗3?4次后放入烘箱在105?110°C下烘干，之后放入研缽研磨并過80目的鋼篩，即得一種蝦殼制備的殼聚糖一膨潤土吸附材料。
[0008]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明制得的殼聚糖一膨潤土吸附材料應(yīng)用到廢水處理中，在4mX4m的廢水池中，先測定廢水中的含鉻量為100?150mg/L，為當吸附材料的投加量為10?12g/L，過20?30h后，測得處理后水中的含鉻量I?3mg/L，去除率達到97?99%。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(O該方法制成的殼聚糖-膨潤土吸附材料增強了其對有機物的吸附和離子交換能力，尤其在廢水處理中對重金屬的吸附；
(2)該方法制作工藝簡單，來源廣，成本低。
【具體實施方式】
[0010]首先取新鮮小龍蝦殼洗凈，除去附著物及肉質(zhì)等，放入烘箱在80?90°C下烘干，之后倒入研缽研磨成粉末過20目篩得到蝦殼粉末；再稱取5?1g上述制得的小龍蝦殼粉末倒入500mL燒杯中，加入100?200mL質(zhì)量濃度為4%的稀鹽酸溶液，放置在磁力攪拌機上攪拌30?40min，攪拌轉(zhuǎn)速為200?300r/min，之后室溫下靜置24?30h，直至無氣泡產(chǎn)生，充分去除蝦殼中的鈣質(zhì)，過濾得到沉淀物I，用去離子水沖洗至pH為6?7后真空干燥，備用；用量筒量取100?200mL質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉溶液，倒入上述沉淀物I中，用低速攪拌機邊攪拌邊加熱至沸騰，反應(yīng)3?4h，攪拌轉(zhuǎn)速為60?80r/min，以除去蛋白質(zhì)，然后用布氏漏斗抽濾得沉淀物2 ;將沉淀物2放入50?10mL質(zhì)量濃度為1%的硝酸溶液中，放入恒溫水浴鍋水浴升溫至30?40°C，緩慢攪拌直至沉淀物完全變?yōu)榘咨?，之后放入臥式離心機，在2000?2500r/min的轉(zhuǎn)速下離心處理20?30min，分離去除上清液，將沉淀物移入烘箱在105?110°C下烘干后研磨成50?60目的粉末，即甲殼素粉末；取5?1g制得的甲殼素粉末放入500mL燒杯中，加入100?150mL質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻后放入微波加熱器，在400?500W的功率下加熱20?30min，冷卻至室溫后抽濾得到沉淀物并真空干燥，制得蝦殼殼聚糖；取2?5g殼聚糖溶于80?10mL質(zhì)量濃度為20%的醋酸溶液中，再加入3?5g膨潤土，攪拌均勻后靜置24?30h，之后放置在磁力攪拌機上，以100?200r/min的轉(zhuǎn)速下邊攪拌邊加入300?400mL質(zhì)量濃度為20%的氫氧化鈉溶液，保持轉(zhuǎn)速不變繼續(xù)加入100?150mL環(huán)氧氯丙烷，之后將轉(zhuǎn)速調(diào)至300?400r/min繼續(xù)攪拌I?2h ;攪拌結(jié)束后用真空抽濾栗對其抽濾，將所得的固體用去離子水沖洗3?4次后放入烘箱在105?110°C下烘干，之后放入研缽研磨并過80目的鋼篩，即得一種蝦殼制備的殼聚糖一膨潤土吸附材料。
[0011]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明制得的殼聚糖一膨潤土吸附材料應(yīng)用到廢水處理中，在4mX4m的廢水池中，先測定廢水中的含鉻量為100?130mg/L，為當吸附材料的投加量為10?12g/L，過20?30h后，測得處理后水中的含鉻量I?3mg/L，去除率達到97?99%。
[0012]實例I
12.首先取Ikg新鮮小龍蝦殼洗凈，除去附著物及肉質(zhì)等，放入烘箱在80°C下烘干，之后倒入研缽研磨成粉末過20目篩得到蝦殼粉末；再稱取5g上述制得的小龍蝦殼粉末倒入500mL燒杯中，加入10mL質(zhì)量濃度為4%的稀鹽酸溶液，放置在磁力攪拌機上攪拌30min，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min，之后室溫下靜置24h，直至無氣泡產(chǎn)生，充分去除蝦殼中的鈣質(zhì)，過濾得到沉淀物1，用去離子水沖洗至PH為6后真空干燥，備用；用量筒量取10mL質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉溶液，倒入上述沉淀物I中，用低速攪拌機邊攪拌邊加熱至沸騰，反應(yīng)3h，攪拌轉(zhuǎn)速為60r/min，以除去蛋白質(zhì)，然后用布氏漏斗抽濾得沉淀物2 ;將沉淀物2放入50mL質(zhì)量濃度為1%的硝酸溶液中，放入恒溫水浴鍋水浴升溫至30°C，緩慢攪