CN108940220A - 一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料及制备方法 - Google Patents

一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料及制备方法。所述改性壳聚糖材料包括以下重量份数的组分：壳聚糖85‑112份、南烛子水提取物16‑27份、透明质酸钠6‑12份、白桦树汁10‑15份、煅烧乌贼墨6‑10份；所述煅烧乌贼墨制备方法为：将乌贼墨与其0.1‑0.3倍质量的碳酸钠混合，置于200‑300℃下煅烧20‑40min后，升温至500‑700℃下继续煅烧1‑2h，即得。本发明的改性壳聚糖材料采用南烛子水提取物、透明质酸钠、白桦树汁和煅烧乌贼墨对壳聚糖进行改性。得到的产品不仅对含钒污水具有较好的除钒离子作用，还能有效降低污水中的COD和SS含量，同时对Zn2+、Cu2+、Pd2+等其他重金属离子也有明显的去除作用。

Description

一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料及制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体是一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料及制备方法。
背景技术
壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。
目前，可以通过对壳聚糖改性，有效地提高它对过渡金属离子的吸附性能。采用壳聚糖作为污水处理剂具有以下特点：安全，无毒，环保。但是目前，可用于吸附氧钒(IV)离子的改性壳聚糖材料较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料，包括以下重量份数的组分：壳聚糖85-112份、南烛子水提取物16-27份、透明质酸钠6-12份、白桦树汁10-15份、煅烧乌贼墨6-10份；所述煅烧乌贼墨制备方法为：将乌贼墨与其0.1-0.3倍质量的碳酸钠混合，置于200-300℃下煅烧20-40min后，升温至500-700℃下继续煅烧1-2h，即得。
作为本发明进一步的方案：包括以下重量份数的组分：壳聚糖96-110份、南烛子水提取物18-25份、透明质酸钠7-10份、白桦树汁11-13份、乌贼墨7-9份。
作为本发明进一步的方案：包括以下重量份数的组分：壳聚糖105份、南烛子水提取物22份、透明质酸钠9份、白桦树汁12份、乌贼墨8份。
作为本发明进一步的方案：所述煅烧乌贼墨制备方法为：将乌贼墨与其0.2倍质量的碳酸钠混合，置于240℃下煅烧30min后，升温至580℃下继续煅烧1.3h，即得。
一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料的制备方法，步骤为：
(1)将白桦树汁与其2-4倍重量的水混合均匀，升温至80-90℃，恒温3-5min后，加入南烛子水提取物，搅拌混合5-8min，过滤得到滤液a；
(2)将乌贼墨与其3-4倍重量的水混合均匀，降温至0-5℃，恒温2-5min后，加入透明质酸钠，搅拌混合10-20min，过滤得到滤液b；
(3)将滤液a与滤液b置于5-10℃下混合10-20min；然后加入壳聚糖，置于15-20℃下搅拌反应1-2h，继续升温至50-78℃下搅拌反应20-30min；
(4)将上步所得物冷冻干燥，即得成品。
作为本发明进一步的方案：步骤(1)将白桦树汁与其3倍重量的水混合均匀，升温至84℃，恒温4min后，加入南烛子水提取物，搅拌混合6min，过滤得到滤液a。
作为本发明进一步的方案：步骤(2)将乌贼墨与其3.3倍重量的水混合均匀，降温至2℃，恒温3min后，加入透明质酸钠，搅拌混合14min，过滤得到滤液b。
作为本发明进一步的方案：步骤(3)将滤液a与滤液b置于7℃下混合15min；然后加入壳聚糖，置于17℃下搅拌反应1.3h，继续升温至65℃下搅拌反应24min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的改性壳聚糖材料采用南烛子水提取物、透明质酸钠、白桦树汁和煅烧乌贼墨对壳聚糖进行改性。得到的产品不仅对含钒污水具有较好的除钒离子作用，还能有效降低污水中的COD和SS含量，同时对Zn2+、Cu2+、Pd2+等其他重金属离子也有明显的去除作用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料，包括以下重量份数的组分：壳聚糖85份、南烛子水提取物16份、透明质酸钠6份、白桦树汁10份、煅烧乌贼墨6份；所述煅烧乌贼墨制备方法为：将乌贼墨与其0.1倍质量的碳酸钠混合，置于200℃下煅烧20min后，升温至500℃下继续煅烧1h，即得。
一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料的制备方法，步骤为：(1)将白桦树汁与其2倍重量的水混合均匀，升温至80℃，恒温3min后，加入南烛子水提取物，搅拌混合5min，过滤得到滤液a；(2)将乌贼墨与其3倍重量的水混合均匀，降温至0℃，恒温2min后，加入透明质酸钠，搅拌混合10min，过滤得到滤液b；(3)将滤液a与滤液b置于5℃下混合10min；然后加入壳聚糖，置于15℃下搅拌反应1h，继续升温至50℃下搅拌反应20min；(4)将上步所得物冷冻干燥，即得成品。
实施例2
一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料，包括以下重量份数的组分：壳聚糖112份、南烛子水提取物27份、透明质酸钠12份、白桦树汁15份、煅烧乌贼墨10份；所述煅烧乌贼墨制备方法为：将乌贼墨与其0.3倍质量的碳酸钠混合，置于300℃下煅烧40min后，升温至700℃下继续煅烧2h，即得。
一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料的制备方法，步骤为：(1)将白桦树汁与其4倍重量的水混合均匀，升温至90℃，恒温5min后，加入南烛子水提取物，搅拌混合8min，过滤得到滤液a；(2)将乌贼墨与其4倍重量的水混合均匀，降温至5℃，恒温5min后，加入透明质酸钠，搅拌混合20min，过滤得到滤液b；(3)将滤液a与滤液b置于10℃下混合20min；然后加入壳聚糖，置于20℃下搅拌反应2h，继续升温至78℃下搅拌反应30min；(4)将上步所得物冷冻干燥，即得成品。
实施例3
一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料，包括以下重量份数的组分：壳聚糖105份、南烛子水提取物22份、透明质酸钠9份、白桦树汁12份、乌贼墨8份。所述煅烧乌贼墨制备方法为：将乌贼墨与其0.2倍质量的碳酸钠混合，置于240℃下煅烧30min后，升温至580℃下继续煅烧1.3h，即得。
一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料的制备方法，步骤为：(1)将白桦树汁与其3倍重量的水混合均匀，升温至84℃，恒温4min后，加入南烛子水提取物，搅拌混合6min，过滤得到滤液a。(2)将乌贼墨与其3.3倍重量的水混合均匀，降温至2℃，恒温3min后，加入透明质酸钠，搅拌混合14min，过滤得到滤液b。(3)将滤液a与滤液b置于7℃下混合15min；然后加入壳聚糖，置于17℃下搅拌反应1.3h，继续升温至65℃下搅拌反应24min。(4)将上步所得物冷冻干燥，即得成品。
实施例4
与实施例3不同的是。所述用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料包括以下重量份数的组分：壳聚糖96份、南烛子水提取物25份、透明质酸钠7份、白桦树汁13份、乌贼墨7份。
实施例5
与实施例3不同的是。所述用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料包括以下重量份数的组分：壳聚糖110份、南烛子水提取物18份、透明质酸钠10份、白桦树汁11份、乌贼墨9份。
对比例1
除原料中不添加南烛子水提取物外，其他制备工艺与实施例3一致。
对比例2
除原料中不添加透明质酸钠外，其他制备工艺与实施例3一致。
对比例3
除原料中不添加南烛子水提取物和透明质酸钠外，其他制备工艺与实施例3一致。
对比例4
原料与实施例3一致。制备方法采用常规方法，将所有原料一起混合均匀，干燥即得。
实验例1
测试实施例1-3和对比例1-4制备的改性壳聚糖材料吸附氧钒离子的性能。
测试方法为：称取改性壳聚糖材料0.1g于容器中，且移取25mL的氧钒(IV)离子储备液(钒(IV)离子浓度为100mg/L、150mg/L、200mg/L和250mg/L)于此容器中，封口，震荡30分钟，再静置10小时。然后将吸附完成后的液体用每分钟4000转的速度离心30分钟，得到上清液，最后通过ICP-OES检测，得到吸附后溶液里钒(IV)离子的残留浓度。以未处理的氧钒(IV)离子储备液作为空白对照组。检测结果见表1。
表1
实施例2
应用实施例3和对比例1-4制备的改性壳聚糖材料50mg/L进行重金属废水处理，处理效果见表2(单位mg/L)。
表2
项目 COD SS Zn2+ Cu2+ Pd2+ Cd2+ 铬 锰
水样 250 167 70 65 7.5 48 15.7 6.0
实施例3 25 6.1 0.54 0.32 0.13 0.02 0.01 0.003
对比例1 71 11.3 0.96 0.64 0.26 0.05 0.06 0.01
对比例2 45 10.7 1.28 0.58 0.31 0.06 0.04 0.007
对比例3 82 14.2 1.41 0.84 0.35 0.08 0.07 0.02
对比例4 34 9.1 0.79 0.47 0.22 0.05 0.03 0.006
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：壳聚糖85-112份、南烛子水提取物16-27份、透明质酸钠6-12份、白桦树汁10-15份、煅烧乌贼墨6-10份；所述煅烧乌贼墨制备方法为：将乌贼墨与其0.1-0.3倍质量的碳酸钠混合，置于200-300℃下煅烧20-40min后，升温至500-700℃下继续煅烧1-2h，即得。
2.根据权利要求1所述的用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：壳聚糖96-110份、南烛子水提取物18-25份、透明质酸钠7-10份、白桦树汁11-13份、乌贼墨7-9份。
3.根据权利要求1所述的用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：壳聚糖105份、南烛子水提取物22份、透明质酸钠9份、白桦树汁12份、乌贼墨8份。
4.根据权利要求1所述的用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料，其特征在于，所述煅烧乌贼墨制备方法为：将乌贼墨与其0.2倍质量的碳酸钠混合，置于240℃下煅烧30min后，升温至580℃下继续煅烧1.3h，即得。
5.一种如权利要求1-4任一所述的用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料的制备方法，其特征在于，步骤为：
（1）将白桦树汁与其2-4倍重量的水混合均匀，升温至80-90℃，恒温3-5min后，加入南烛子水提取物，搅拌混合5-8min，过滤得到滤液a；
（2）将乌贼墨与其3-4倍重量的水混合均匀，降温至0-5℃，恒温2-5min后，加入透明质酸钠，搅拌混合10-20min，过滤得到滤液b；
（3）将滤液a与滤液b置于5-10℃下混合10-20min；然后加入壳聚糖，置于15-20℃下搅拌反应1-2h，继续升温至50-78℃下搅拌反应20-30min；
（4）将上步所得物冷冻干燥，即得成品。
6.如权利要求5所述的用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）将白桦树汁与其3倍重量的水混合均匀，升温至84℃，恒温4min后，加入南烛子水提取物，搅拌混合6min，过滤得到滤液a。
7.如权利要求5所述的用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）将乌贼墨与其3.3倍重量的水混合均匀，降温至2℃，恒温3min后，加入透明质酸钠，搅拌混合14min，过滤得到滤液b。
8.如权利要求5所述的用于含钒污水处理的改性壳聚糖材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）将滤液a与滤液b置于7℃下混合15min；然后加入壳聚糖，置于17℃下搅拌反应1.3h，继续升温至65℃下搅拌反应24min。
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