專利名稱：一種去除天然水體中鋁離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除天然水體中鋁離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，具體涉及利用納米細(xì)菌纖維素負(fù)載在在改性淀粉微球上制得的一種新型的材料，屬于水凈化處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁，一種人們最常用的金屬之一，它的危害雖已被大多數(shù)人所熱知，但未受到足夠的重視。研究證實，食品中含鋁量過高，將導(dǎo)致人的早期衰老，鋁在腦中積蓄可引起大腦神經(jīng)的退化，記憶力衰退，智力和性格也會受到影響，甚至呈現(xiàn)老年性癡呆。因此，對鋁離子的檢測在環(huán)境保護(hù)和人體健康方面，具有很重要的意義。世界衛(wèi)生組織的研究表明，人體每公斤體重允許攝入的鋁不能超過lmg。我國規(guī)定飲用水中含鋁量不得高于O. 2mg/L。
目前用于去除天然水體中的鋁離子的方法主要有強化混凝、臭氧氧化、活性炭吸附、膜處理。強化混凝是通過向水中添加混凝劑與鋁離子反應(yīng)生成沉淀，從而達(dá)到去除的目的。這種方法雖然去除率好，但是操作過程復(fù)雜，容易產(chǎn)生二次污染。臭氧氧化法也有上述方法的缺點。活性炭吸附法是利用活性炭對離子的選擇吸附性達(dá)到對鋁離子的去除目的，去除率也很好，但其過程復(fù)雜，費用很高，材料不易再生利用。而膜處理的方法也具有上述的缺點。與傳統(tǒng)的鋁離子去除的方法相比，本發(fā)明具有材料易得、可再生利用、過程簡單、無二次污染等特點。實現(xiàn)了生活垃圾的綜合利用，保護(hù)了環(huán)境，拓寬了水吸附處理過程中復(fù)合材料的選擇范圍，實現(xiàn)廢棄物的資源化，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的技術(shù)在材料再生利用和產(chǎn)生二次污染等方面的不足，提供了一種去除天然水體中鋁離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，本發(fā)明是一種新型的復(fù)合吸附材科，具有吸附效率高，材料易得，操作簡單，成本少，無二次污染等特點。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
(1)按綠茶(干基)糖水=0.5: 100 1000的質(zhì)量比例稱量上述物質(zhì)后，先將水煮沸，加入綠茶浸泡于85 90°C中并保持20 30min，濾去茶葉渣，加入溶化的按葡萄糖和蔗糖的比例為I : I的糖水，再加入O. 3% O. 5%蛋白胨、0.5% 1%乙醇攪拌、混勻、冷卻備用；
(2)將紅茶菌菌種放入到消過毒的淺盤中，倒入5 IOml上述(I)中的培養(yǎng)液，在30°C恒溫條件下靜止培養(yǎng)7 10天；
(3)取出靜止培養(yǎng)后生成的細(xì)菌纖維素膜，用蒸餾水沖洗3 5次，再將其浸泡于
O.lmol/L的NaOH溶液90 100°C煮沸20 30min待其成乳白色半透明狀后，再將其置于生理鹽水中，以120 130°C高壓消毒20 30min后即可制得納米細(xì)菌纖維素；
(4)取環(huán)己烷40ml和三氯甲烷IOml在燒瓶中混合為油相，再加入2g分散劑(m(Span60) m(Tween60) =3 2)，于50 60°C下加熱攪拌是分散劑完全溶解，待用；
(5)稱取5 IOg可溶性淀粉加入蒸餾水中，加熱溶解配成10%的淀粉溶液，取10 15ml淀粉溶液并加入O. 2gN, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，充分溶解；
(6)將(5)中制備好的水相逐滴加入到(4)中，保持?jǐn)嚢杷俣葹?50 500r/min，形成均勻液滴后加入O. I O. 3g硝酸鋪銨,反應(yīng)I 2h后調(diào)節(jié)pH至8 9,靜置,離心，除去上層油相，下層交聯(lián)聚合物依次用乙酸乙酯，無水乙醇洗滌，干燥20 24h后得到粉末狀的淀粉微球；
(7)將淀粉微球粉末溶于水中，再加入3% 5%聚乙烯醇，在加熱攪拌3 4h的情況下使得聚乙烯醇溶解，再加入適量的納米細(xì)菌纖維素進(jìn)行浸潰，攪拌3 4h后再于60 80°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。
所述的分散劑是三乙基己基磷酸、上二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、司盤60、吐溫60、脂肪酸聚乙二醇酯中的一種或多種。本發(fā)明的原理是改性的淀粉微球周圍含有大量官能基團(tuán)聯(lián)合成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過螯合反應(yīng)或離子交換把鋁離子吸附在表面，而且大量的細(xì)菌纖維素相互交織形成不規(guī)則疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加大了吸附劑的比表面積，從而達(dá)到更大的吸附效果。本發(fā)明的具體應(yīng)用方法為在室溫下，取pH = 6 7，濃度為50mg/L的含鋁離子的污水50ml，在污水中加入5g納米細(xì)菌纖維素-淀粉微球吸附材料，吸附30min后，測得污水中招離子濃度小于O. 2mg/L,去除率可達(dá)99. 9%以上。本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明的球粒徑很小，具有巨大的自由表面，使納米粒子具有較高的膠體穩(wěn)定性和優(yōu)異的吸附性能，能較快的達(dá)到吸附平衡；
(2)本發(fā)明可進(jìn)行物理脫附，實現(xiàn)淀粉微球和細(xì)菌纖維素的回收再利用，而且不會產(chǎn)生二次污染。
具體實施例方式本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
(1)按綠茶(干基)糖水=0.5: 100 1000的質(zhì)量比例稱量上述物質(zhì)后，先將水煮沸，加入綠茶浸泡于85 90°C中并保持20 30min，濾去茶葉渣，加入溶化的按葡萄糖和蔗糖的比例為I : I的糖水，再加入O. 3% O. 5%蛋白胨、0.5% I %乙醇攪拌、混勻、冷卻備用；
(2)將紅茶菌菌種放入到消過毒的淺盤中，倒入5 IOml上述(I)中的培養(yǎng)液，在30°C恒溫條件下靜止培養(yǎng)7 10天；
(3)取出靜止培養(yǎng)后生成的細(xì)菌纖維素膜，用蒸餾水沖洗3 5次，再將其浸泡于O. lmol/L的NaOH溶液90 100°C煮沸20 30min待其成乳白色半透明狀后，再將其置于生理鹽水中，以120 130°C高壓消毒20 30min后即可制得納米細(xì)菌纖維素；
(4)取環(huán)己烷40ml和三氯甲烷IOml在燒瓶中混合為油相，再加入2g分散劑(m(Span60) m(Tween60) =3 2)，于50 60°C下加熱攪拌是分散劑完全溶解，待用；
(5)稱取5 IOg可溶性淀粉加入蒸餾水中，加熱溶解配成10%的淀粉溶液，取10 15ml淀粉溶液并加入O. 2gN, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，充分溶解；(6)將(5)中制備好的水相逐滴加入到(4)中，保持?jǐn)嚢杷俣葹?50 500r/min，形成均勻液滴后加入O. I O. 3g硝酸鋪銨,反應(yīng)I 2h后調(diào)節(jié)pH至8 9,靜置,離心，除去上層油相，下層交聯(lián)聚合物依次用乙酸乙酯，無水乙醇洗滌，干燥20 24h后得到粉末狀的淀粉微球；
(7)將淀粉微球粉末溶于水中，再加入3% 5%聚乙烯醇，在加熱攪拌3 4h的情況下使得聚乙烯醇溶解，再加入適量的納米細(xì)菌纖維素進(jìn)行浸潰，攪拌3 4h后再于60 80°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。所述的分散劑是三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、司盤60、吐溫60、脂肪酸聚乙二醇酯中的 一種或多種。實例I
按綠茶(干基)糖水=0.5 100 1000的質(zhì)量比例稱量上述物質(zhì)后，先將水煮沸，加入綠茶浸泡于85°C中并保持20min，濾去茶葉渣，加入溶化的按葡萄糖和蔗糖的比例為I : I的糖水，再加入O. 3%蛋白胨、O. 5%乙醇攪拌、混勻、冷卻備用。將紅茶菌菌種放入到消過毒的淺盤中，倒入5ml上述所得的培養(yǎng)液，在30°C恒溫條件下靜止培養(yǎng)7天。取出靜止培養(yǎng)后生成的細(xì)菌纖維素膜，用蒸餾水沖洗3次，再將其浸泡于O. lmol/L的NaOH溶液90°C煮沸20min待其成乳白色半透明狀后，再將其置于生理鹽水中，以120°C高壓消毒20min后即可制得納米細(xì)菌纖維素。取環(huán)己烷40ml和三氯甲烷IOml在燒瓶中混合為油相，再加入2g分散劑(m(Span60) m(Tween60) =3 2)，于50°C下加熱攪拌是分散劑完全溶解，待用。稱取5g可溶性淀粉加入蒸餾水中，加熱溶解配成10%的淀粉溶液，取IOml淀粉溶液并加入O. 2gN，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，充分溶解。將上述中制備好的水相逐滴加入到油相中，保持?jǐn)嚢杷俣葹?50r/min,形成均勻液滴后加入O. Ig硝酸鋪銨,反應(yīng)Ih后調(diào)節(jié)pH至8，靜置，離心，除去上層油相，下層交聯(lián)聚合物依次用乙酸乙酯，無水乙醇洗滌，干燥20h后得到粉末狀的淀粉微球。將淀粉微球粉末溶于水中、再加入3%聚乙烯醇，在加熱攪拌3h的情況下使得聚乙烯醇溶解，再加入適量的納米細(xì)菌纖維素進(jìn)行浸潰，攪拌3h后再于60°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。實例2按綠茶(干基)糖水=O. 5 100 1000的質(zhì)量比例稱量上述物質(zhì)后，先將水煮沸，加入綠茶浸泡于90°C中并保持30min，濾去茶葉渣，加入溶化的按葡萄糖和蔗糖的比例為I : I的糖水，再加入O. 5%蛋白胨、1%乙醇攪拌、混勻、冷卻備用。將紅茶菌菌種放入到消過毒的淺盤中，倒入IOml上述所得的培養(yǎng)液，在30°C恒溫條件下靜止培養(yǎng)10天。取出靜止培養(yǎng)后生成的細(xì)菌纖維素膜，用蒸餾水沖洗5次，再將其浸泡于O. lmol/L的NaOH溶液100°C煮沸30min待其成乳白色半透明狀后，再將其置于生理鹽水中，以130°C高壓消毒30min后即可制得納米細(xì)菌纖維素。取環(huán)己烷40ml和三氯甲烷IOml在燒瓶中混合為油相，再加入2g分散劑(m(Span60) m(Tween60) =3 2)，于60°C下加熱攪拌是分散劑完全溶解，待用。稱取IOg可溶性淀粉加入蒸餾水中，加熱溶解配成10%的淀粉溶液，取15ml淀粉溶液并加入O. 2gN，N’_亞甲基雙丙烯酰胺，充分溶解。將上述中制備好的水相逐滴加入到油相中，保持?jǐn)嚢杷俣葹?00r/min，形成均勻液滴后加入O. 3g硝酸鈰銨，反應(yīng)2h后調(diào)節(jié)pH至9，靜置，離心，除去上層油相，下層交聯(lián)聚合物依次用乙酸乙酯，無水乙醇洗滌，干燥24h后得到粉末狀的淀粉微球。將淀粉微球粉末溶于水中.再加入5%聚乙烯醇，在加熱攪拌4h的情況下使得聚乙烯醇溶解，再加入適量的納米細(xì)菌纖維素進(jìn)行浸潰，攪拌4h后再于80°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。實例 3
按綠茶(干基)糖水=O. 5 100 1000的質(zhì)量比例稱量上述物質(zhì)后，先將水煮沸，加入綠茶浸泡于88°C中并保持25min，濾去茶葉渣，加入溶化的按葡萄糖和蔗糖的比例為I : I的糖水，再加入O. 4%蛋白胨O. 8%乙醇攪拌、混勻、冷卻備用。將紅茶菌菌種放入到消過毒的淺盤中，倒入8ml上述所得的培養(yǎng)液，在30°C恒溫條件下靜止培養(yǎng)9天。取出靜止培養(yǎng)后生成的細(xì)菌纖維素膜，用蒸餾水沖洗4次，再將其浸泡于O. lmol/L的NaOH溶液95°C煮沸25min待其成乳白色半透明狀后，再將其置于生理鹽水中，以125°C高壓消毒25min后即可制得納米細(xì)菌纖維素。取環(huán)己烷40ml和三氯甲烷IOml在燒瓶中混合為油相，再加入2g分散劑(m(Span60) m(Tween60) =3 2)，于55°C下加熱攪拌是分散劑完全溶解，待用。稱取Sg可溶性淀粉加入蒸餾水中，加熱溶解配成10%的淀粉溶液，取12ml淀粉溶液并加入O. 2gN，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，充分溶解。將上述中制備好的水相逐滴加入到油相中，保持?jǐn)嚢杷俣葹?70r/min，形成均勻液滴后加入O. 2g硝酸鈰銨，反應(yīng)I. 5h后調(diào)節(jié)PH至9，靜置，離心，除去上層油相，下層交聯(lián)聚合物依次用乙酸乙酯，無水乙醇洗滌，干燥 23h后得到粉末狀的淀粉微球。將淀粉微球粉末溶于水中，再加入4%聚乙烯醇，在加熱攪拌3. 5h的情況下，使得聚乙烯醇溶解，再加入適量的納米細(xì)菌纖維素進(jìn)行浸潰，攪拌3. 5h后再于70°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。
權(quán)利要求
1.一種去除天然水體中鋁離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于該復(fù)合吸附材料是將納米細(xì)菌纖維素負(fù)載在改性淀粉微球上制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除天然水體中鋁離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于納米細(xì)菌纖維素的制備方法 (1)按綠茶(干基)糖水=O.5 100 1000的質(zhì)量比例稱量上述物質(zhì)后，先將水煮沸，加入綠茶浸泡于85 90°C中并保持20 30min，濾去茶葉渣，加入溶化的按葡萄糖和蔗糖的比例為I : I的糖水，再加入O. 3% O. 5%蛋白胨、0.5% 1%乙醇攪拌、混勻、冷卻備用； (2)將紅茶菌菌種放入到消過毒的淺盤中，倒入5 IOml上述(I)中的培養(yǎng)液，在30°C恒溫條件下靜止培養(yǎng)7 10天； (3)取出靜止培養(yǎng)后生成的細(xì)菌纖維素膜，用蒸餾水沖洗3 5次，再將其浸泡于O.lmol/L的NaOH溶液90 100°C煮沸20 30min待其成乳白色半透明狀后，再將其置于生理鹽水中，以120 130°C高壓消毒20 30min后即可制得納米細(xì)菌纖維素。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除天然水體中鋁離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于改性淀粉微球的制備方法 (1)取環(huán)己烷40ml和三氯甲烷IOml在燒瓶中混合為油相，再加入2g分散劑(m(Span60) m(Tween60) =3 2)，于50 60°C下加熱攪拌是分散劑完全溶解，待用； (2)稱取5 IOg可溶性淀粉加入蒸餾水中，加熱溶解配成10%的淀粉溶液，取10 15ml淀粉溶液并加入O. 2gN, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，充分溶解； (3)將(2)中制備好的水相逐滴加入到(I)中，保持?jǐn)嚢杷俣葹?50 500r/min，形成均勻液滴后加入O. I O. 3g硝酸鋪銨,反應(yīng)I 2h后調(diào)節(jié)pH至8 9,靜置,離心，除去上層油相，下層交聯(lián)聚合物依次用乙酸乙酯，無水乙醇洗滌，干燥20 24h后得到粉末狀的淀粉微球。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除天然水體中鋁離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于納米細(xì)菌纖維素負(fù)載在改性淀粉微球的方法 (I)將淀粉微球粉末溶于水中，再加入3% 5%聚乙烯醇，在加熱攪拌3 4h的情況下使得聚乙烯醇溶解，再加入適量的納米細(xì)菌纖維素進(jìn)行浸潰，攪拌3 4h后再于60 80°C烘于，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種去除天然水體中鋁離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于所述的分散劑是三乙基己基磷酸、上二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、司盤60、吐溫60、脂肪酸聚乙二醇酯中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明屬于水凈化處理領(lǐng)域，具體涉及一種去除天然水體中鋁離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征是在鋁離子的含量超過0.2mg/L的天然水體中添加納米細(xì)菌纖維素-改性淀粉微球復(fù)合吸附材料，使水體中鋁離子含量降低至0.2mg/L以下。本發(fā)明所解決的是被鋁離子污染后的天然水體，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有材料易得、可再生利用、過程簡單、無二次污染、處理效果好、實現(xiàn)廢棄物的資源化，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益等特點。
文檔編號C02F1/58GK102861553SQ20121032179
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者雷春生, 陳蓉蓉, 雷思宇 申請人:常州大學(xué)