【CN109847710A】一种交联多孔壳聚糖重金属离子吸附剂及其制备方法与应用【专利】

壳聚糖改性吸附剂的制备及其在重金属污染的污水和土壤处理中的应用壳聚糖改性吸附剂的制备及其在重金属污染的污水和土壤处理中的应用1.引言重金属污染是当前环境面临的重大问题之一，由于重金属对人体健康和生态系统的不可逆损害，如铅、镉、铬等重金属的超标排放已引起广泛关注。

因此，寻找高效且环境友好的重金属吸附剂是解决重金属污染问题的重要途径之一。

壳聚糖作为一种天然产物，因其生物可降解性、生物相容性和丰富的功能官能团，被广泛研究并用于吸附剂的制备。

本文将探索壳聚糖改性吸附剂的制备方法及其在重金属污染的污水和土壤处理中的应用。

2.壳聚糖改性吸附剂的制备方法2.1 壳聚糖的表面改性为了增强壳聚糖吸附重金属的能力，可以通过表面改性来引入新的官能团和增加吸附位点。

常用的改性方法包括酸碱处理、离子交换、硫酸化、降解与复合等。

2.1.1 酸碱处理通常将壳聚糖溶解在酸碱溶液中进行处理，如浓硫酸、氢氧化钠等。

通过酸碱处理，可以引入氨基、羟基等官能团，增加吸附位点，增强重金属的吸附能力。

2.1.2 离子交换利用阴离子交换树脂或阳离子交换树脂对壳聚糖进行交换处理，引入新的官能团。

例如，利用氯化铁等固定在壳聚糖表面的阳离子交换树脂，可以提高壳聚糖吸附重金属的能力。

2.1.3 硫酸化通过与硫酸等化合物反应，将硫酸基引入壳聚糖分子中，增加官能团，从而提高吸附能力。

2.1.4 降解与复合利用酶、酸、碱等方法将壳聚糖降解成低聚糖或单体，引入新的官能团，增强吸附性能。

同时，也可以将壳聚糖与其他材料复合，如氧化石墨烯、活性炭等，形成复合吸附剂，以提高吸附能力和稳定性。

2.2 吸附剂的制备和改性为了提高壳聚糖吸附剂的吸附能力和稳定性，可以将其与其他材料进行复合制备。

常用的复合方法包括原位合成、机械混合、共沉淀等。

2.2.1 原位合成在壳聚糖的合成过程中一同合成吸附剂材料，如纳米颗粒、金属有机框架等。

原位合成能够使吸附剂与壳聚糖充分结合，在吸附过程中具有较高的稳定性和吸附性能。

交联壳聚糖的制备及对铅离子的吸附作用
交联壳聚糖的制备及对铅离子的吸附作用
随着工业化的发展和城市化进程的加速，环境问题越来越受到人们的关注。

其中，重金属污染是环境问题中的一个重要方面。

铅是最常见的重金属之一，它对环境和人体健康都有很大的阻碍和伤害，因此，开发一种高效的铅离子吸附剂十分必要。

交联壳聚糖被认为是一种高效的吸附材料，下面将详细介绍其制备方法及对铅离子的吸附作用。

交联壳聚糖的制备方法：
首先，将壳聚糖转化为水溶性物质，然后加入交联剂，如四甲基二乙烯三胺，进行交联反应。

最后，将反应产物进行洗涤、干燥即可得到交联壳聚糖。

交联壳聚糖对铅离子的吸附作用：
交联壳聚糖的主要吸附机制是通过静电作用、化学吸附和配位作用。

在这些机制中，静电作用是最主要的吸附机制。

化学式：（C6H11O5N）n
交联壳聚糖通过吸附剂表面上的所带电荷（阳离子或阴离子），会产生电荷相互作用。

铅离子在水溶液中通常以Pb2+或Pb4+的形式存在。

这两种离子与电荷相反的阳离子和阴离子均发生作用，因此，交联壳聚糖可以有效地吸附铅离子。

此外，由于交联壳聚糖的空间结构相对稳定，与其它吸附材料相比，其可重复使用次数较为突出，具有较好的经济效益。

总之，交联壳聚糖作为一种有效的重金属吸附剂，具有一定的理论和实践价值。

通过标准化的制备方法，可以生产出高品质的交联壳聚糖吸附材料，从而达到对铅离子的高效吸附和清除的目的。

未来，我们也应研究和开发出更多新型的吸附剂，以应对环境问题的挑战。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010145298.0(22)申请日 2020.03.05(71)申请人 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司地址 750011 宁夏回族自治区银川市金凤区北京中路168号申请人 宁夏大学(72)发明人 雍晓静　李瑞龙　姚敏　张伟　关翀　张昊　金政伟　张安贵　(74)专利代理机构 北京润平知识产权代理有限公司 11283代理人 刘依云　乔雪微(51)Int.Cl.B01J 20/18(2006.01)B01J 20/28(2006.01)B01J 20/30(2006.01)C02F 1/28(2006.01)C02F 101/20(2006.01)(54)发明名称重金属吸附剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及废旧分子筛催化剂资源化利用领域，公开了一种重金属吸附剂及其制备方法和应用。

该吸附剂以废MTP催化剂为载体，负载纳米零价铁颗粒，其中，所述废MTP催化剂为分子筛催化剂。

所述重金属吸附剂的制备方法包括：(1)将废MTP催化剂、乙醇溶液和铁盐进行混合，得到混合溶液；(2)将所述混合溶液进行还原，得到重金属吸附剂。

本发明提供的重金属吸附剂提高了纳米零价铁的反应活性，改善了纳米零价铁的分离回收性能，且拓宽了废MTP催化剂的资源化利用途径。

同时，将本发明提供的重金属吸附剂可有效除去废水中重金属离子。

权利要求书2页 说明书8页 附图1页CN 111330537 A 2020.06.26C N 111330537A1.一种重金属吸附剂，该吸附剂以废MTP催化剂为载体，负载纳米零价铁颗粒，其中，所述废MTP催化剂为分子筛催化剂。

2.根据权利要求1所述的重金属吸附剂，其中，所述废MTP催化剂的粒径为0.01-0.75cm，所述纳米零价铁颗粒的粒径为10-100nm，所述纳米零价铁颗粒的负载量为10-60mg/g；优选地，所述废MTP催化剂的粒径为0.01-0.4cm，所述纳米零价铁颗粒的粒径为20-50nm，所述纳米零价铁颗粒的负载量为20-40mg/g；优选地，所述废MTP催化剂选自硅铝酸盐催化剂、改性硅铝酸盐催化剂、磷酸硅铝催化剂和改性磷酸硅铝催化剂中的至少一种，所述改性硅铝酸盐催化剂和改性磷酸硅铝催化剂为使用金属元素改性，其中，所述金属元素选自硼或锌；进一步优选地，所述废MTP催化剂选自ZSM-5分子筛、改性ZSM-5分子筛、SAPO-11分子筛、改性SAPO-11分子筛、SAPO-34分子筛和改性SAPO-34分子筛中的至少一种。

《壳聚糖印迹材料对重金属离子的吸附性能研究》一、引言随着工业化的快速发展，重金属离子污染问题日益严重，对环境和人类健康构成了巨大的威胁。

壳聚糖作为一种天然高分子化合物，具有优异的吸附性能和生物相容性，被广泛应用于重金属离子吸附领域。

本文旨在研究壳聚糖印迹材料对重金属离子的吸附性能，为重金属污染治理提供新的思路和方法。

二、壳聚糖印迹材料的制备与表征2.1 材料制备壳聚糖印迹材料采用溶胶-凝胶法制备。

首先，将壳聚糖溶于稀酸中，然后加入交联剂和致孔剂，搅拌一定时间后，进行凝胶化处理，最后进行干燥、烧结等处理，得到壳聚糖印迹材料。

2.2 材料表征利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段对壳聚糖印迹材料的形貌、结构和性能进行表征。

结果表明，制备得到的壳聚糖印迹材料具有多孔结构，比表面积大，有利于重金属离子的吸附。

三、重金属离子吸附实验3.1 实验方法以Cu2+、Pb2+、Zn2+等重金属离子为研究对象，将壳聚糖印迹材料与含重金属离子的溶液混合，进行吸附实验。

实验过程中，考察了吸附时间、吸附温度、溶液pH值等因素对吸附性能的影响。

3.2 实验结果实验结果表明，壳聚糖印迹材料对Cu2+、Pb2+、Zn2+等重金属离子具有良好的吸附性能。

在一定的条件下，吸附时间、吸附温度、溶液pH值等因素对吸附性能有显著影响。

随着吸附时间的延长和温度的升高，吸附量逐渐增大；在适当的pH值下，吸附效果最佳。

此外，壳聚糖印迹材料具有良好的再生性能，经过多次吸附-解吸循环后，仍能保持良好的吸附性能。

四、吸附机理分析壳聚糖印迹材料对重金属离子的吸附机理主要包括静电作用、配位作用和物理吸附等。

在适当的pH值下，壳聚糖分子中的氨基和羟基等官能团与重金属离子发生配位作用和静电作用，形成稳定的配合物；同时，壳聚糖的多孔结构为重金属离子提供了大量的物理吸附位点。

这些作用共同促进了壳聚糖印迹材料对重金属离子的高效吸附。

五、结论本文研究了壳聚糖印迹材料对重金属离子的吸附性能，实验结果表明，壳聚糖印迹材料具有良好的吸附性能和再生性能。

专利名称：一种离子液体改性交联多孔壳聚糖吸附剂及其制备和应用
专利类型：发明专利
发明人：吕海霞,凌云霞飞,于岩
申请号：CN201710968367.6
申请日：20171018
公开号：CN107519845A
公开日：
20171229
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种离子液体改性交联多孔壳聚糖吸附剂及其制备和应用，属于吸附材料制备工艺领域。

其制备方法包括：（1）交联多孔壳聚糖的合成；（2）离子液体改性交联多孔壳聚糖的合成。

本发明提供的离子液体改性交联改性多孔壳聚糖吸附剂，以戊二醛为交联剂，以壳聚糖为载体，制备出交联多孔壳聚糖，再将1‑烯丙基‑3‑甲基咪唑氯盐接枝到交联多孔壳聚糖球上，制得离子液体改性交联多孔壳聚糖吸附材料。

本发明通过在交联多孔壳聚糖上引入大量离子液体，增加其对有机污染物的亲和性，提高吸附剂的吸附性能，键合牢固、性质稳定，可以在较宽的pH范围内使用。

该吸附剂可用于环境水样中染料的吸附。

申请人：福州大学
地址：350108 福建省福州市闽侯县上街镇大学城学园路2号福州大学新区
国籍：CN
代理机构：福州元创专利商标代理有限公司
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