專利名稱：一種用于鉻(vi)解毒的吸附劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鉻(VI)(即Cr(VI))解毒的吸附劑的制備方法以及在鉻去除中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
Cr(VI)和Cr(III)是鉻在水體中存在的兩種主要價態(tài)。其中Cr(III)是輔助哺乳類動物體內(nèi)糖類代謝的必需元素，Cr(VI)則毒性很強，對生物體有致癌性、致畸性和誘變性。對廢水中Cr(VI)的去除多采用吸附的方法，常見的吸附劑有活性炭、微生物菌體、納米材料等，其中活性炭的應(yīng)用最為廣泛，但其難于分離、后續(xù)處理成本高。由于具有環(huán)境友好性和生物體相容性，天然生物材料在水處理中的應(yīng)用已日益受到廣泛關(guān)注。蛋殼膜(ESM)是位于蛋殼與蛋白之間的一層復(fù)雜的天然網(wǎng)狀生物纖維，主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，表面分布氨基、羧基、羥基等官能團，是一種廉價且易降解的生物吸附劑，具有較好的應(yīng)用前景，但其缺點是吸附量小。而聚乙烯亞胺(PEI)含有大量伯、仲、叔胺的大分子聚合物，對重金屬離子有卓越的吸附性能，但由于其具有水溶性，不能作為吸附劑直接使用，也限制了其在重金屬離子吸附去除中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服以上現(xiàn)有材料的不足，通過交聯(lián)反應(yīng)將PEI接枝在ESM的表面，合成出一種新型改性天然生物材料。這種材料對鉻的吸附性能較修飾前大大提高，且具有無毒、易降解的優(yōu)勢。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種鉻(VI)解毒的吸附劑，其主要原料為蛋殼中的蛋殼膜，本發(fā)明的鉻(VI)解毒吸附劑的主要組分及重量百分比如下
蛋殼膜原材料86. 2%—96. 2%
聚乙烯亞胺3. 8% —13. 8%
經(jīng)本發(fā)明的方法生產(chǎn)出在蛋殼膜表面負(fù)載聚乙烯亞胺的鉻(VI)解毒吸附劑。本發(fā)明的鉻(VI)解毒吸附劑的生產(chǎn)工藝步驟如下
(1)蛋殼膜原材料
收集蛋殼，將蛋殼膜ESM剝出，洗凈后，在0. 5M鹽酸或硝酸溶液中浸泡半小時后，取出用水洗滌后，于50°C下烘干或自然晾干即得蛋殼膜原材料；
(2)配制聚乙烯亞胺溶液
在常溫常壓下，按聚乙烯亞胺甲醇的重量體積(g/L)比為1(Γ40 1的比例混合，其配制方式為，在攪拌條件下，向水中投加聚乙烯亞胺，攪拌均勻；
(3)配制戊二醛溶液
在常溫常壓下，按戊二醛水的重量體積比為1 :100的比例混合，其配制方式為，在攪拌條件下，向水中投加戊二醛，攪拌均勻；(4)制成混合液
在配制好的聚乙烯亞胺溶液中，加入蛋殼膜原材料攪拌混勻，室溫下放置M小時后， 加入戊二醛溶液，室溫下攪拌30分鐘；
(5)將充分反應(yīng)后的混合液過濾，水洗滌后，干燥即得鉻(VI)解毒吸附劑。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，具有以下優(yōu)點
1、由于本發(fā)明公開的鉻(VI)解毒吸附劑主要原料為蛋殼中的蛋殼膜，為食品工業(yè)及人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的廢物，故本發(fā)明的鉻(VI)解毒吸附劑具有原料易得、成本低廉及資源易回收利用的特點。2、生產(chǎn)工藝簡單，無二次污染等特點。3、利用聚乙烯亞胺與蛋殼膜等廢物生產(chǎn)鉻(VI)解毒吸附劑，既可降低成本，又可廢物利用、資源回收、變廢為寶、改善環(huán)境，為食品工業(yè)廢物的資源化開辟了新途經(jīng)。在含鉻(VI)的污水中采用本發(fā)明的鉻(VI)解毒吸附劑，通過聚乙烯亞胺對鉻 (VI)的吸附作用及還原作用，從而有效將毒性的鉻(VI)轉(zhuǎn)化為無毒的鉻(III)，實現(xiàn)對鉻 (VI)污染水的解毒作用，因此本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于含鉻(VI)污水處理中，還可用于鉻渣的解毒。


圖1是本發(fā)明合成材料對鉻吸附后進行拉曼光譜分析圖。圖中重鉻酸鉀(A)， Cr(VI)解毒吸附劑(B)，處理Cr (VI)廢水后的吸附劑(C)。圖2是本發(fā)明合成材料對鉻吸附后進行XPS分析譜圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
，進一步說明本發(fā)明。實施例1
鉻(VI)解毒吸附劑的主要組分及重量百分?jǐn)?shù)如下 蛋殼膜原材料93. 0%
聚乙烯亞胺7.0%
按如下步驟進行制備
(1)蛋殼膜原材料
收集蛋殼，將ESM剝出，洗凈后，在0. 5M鹽酸或硝酸溶液中浸泡半小時后，取出后用水洗滌后，于50°C下烘干或自然晾干即得蛋殼膜原材料；
(2)配制聚乙烯亞胺溶液
在常溫常壓下，按聚乙烯亞胺甲醇為20g =IL的比例混合，其配制方式為，在攪拌條件下，向水中投加聚乙烯亞胺，攪拌均勻；
(3)配制戊二醛溶液
在常溫常壓下，按戊二醛水為Ig =IOOL的比例混合，其配制方式為，在攪拌條件下，向水中投加戊二醛，攪拌均勻；
(4)制成混合液
在配制好的100毫升聚乙烯亞胺溶液中，加入4克蛋殼膜原材料攪拌混勻，室溫下放置24小時后，加入戊二醛溶液，室溫下攪拌30分鐘后，將反應(yīng)后的混合液過濾，水洗滌后，干燥即得鉻(VI)解毒吸附劑，其中蛋殼膜原材料93. 0%，聚乙烯亞胺7. 0%。實施例2:
鉻(VI)解毒吸附劑的主要組分及重量百分?jǐn)?shù)如下 蛋殼膜原材料86. 2%
聚乙烯亞胺13.8%
按如下步驟進行制備
(1)蛋殼膜原材料
收集蛋殼，將ESM剝出，洗凈后，在0. 5M鹽酸或硝酸溶液中浸泡半小時后，取出后用水洗滌后，于50°C下烘干或自然晾干即得蛋殼膜原材料；
(2)配制聚乙烯亞胺溶液
在常溫常壓下，按聚乙烯亞胺甲醇為30g =IL的比例混合，其配制方式為，在攪拌條件下，向水中投加聚乙烯亞胺，攪拌均勻；
(3)配制戊二醛溶液
在常溫常壓下，按戊二醛水為Ig =IOOL的比例混合，其配制方式為，在攪拌條件下，向水中投加戊二醛，攪拌均勻；
(4)制成混合液
在配制好的100毫升聚乙烯亞胺溶液中，加入4克蛋殼膜原材料攪拌混勻，室溫下放置 24小時后，加入戊二醛溶液，室溫下攪拌30分鐘后，將反應(yīng)后的混合液過濾，水洗滌后，干燥即得鉻(VI)解毒吸附劑，其中蛋殼膜原材料86. 2%，聚乙烯亞胺13. 8%。實施例3:
鉻(VI)解毒吸附劑的主要組分及重量百分?jǐn)?shù)如下 蛋殼膜原材料96. 2%
聚乙烯亞胺3.8%
按如下步驟進行制備
(1)蛋殼膜原材料
收集蛋殼，將ESM剝出，洗凈后，在0. 5M鹽酸或硝酸溶液中浸泡半小時后，取出后用水洗滌后，于50°C下烘干或自然晾干即得蛋殼膜原材料；
(2)配制聚乙烯亞胺溶液
在常溫常壓下，按聚乙烯亞胺甲醇為IOg =IL的比例混合，其配制方式為，在攪拌條件下，向水中投加聚乙烯亞胺，攪拌均勻；
(3)配制戊二醛溶液
在常溫常壓下，按戊二醛水為Ig =IOOL的比例混合，其配制方式為，在攪拌條件下，向水中投加戊二醛，攪拌均勻；
(4)制成混合液
在配制好的100毫升聚乙烯亞胺溶液中，加入4克蛋殼膜原材料攪拌混勻，室溫下放置 24小時后，加入戊二醛溶液，室溫下攪拌30分鐘后，將反應(yīng)后的混合液過濾，水洗滌后，干燥即得鉻(VI)解毒吸附劑，其中蛋殼膜原材料，96. 2%，聚乙烯亞胺3. 8%。實施例4:將制備的上述吸附劑投入含有Cr(VI)的水溶液中，一段時間后測定溶液中剩余 Cr(VI)的量，計算出鉻(VI)解毒吸附劑對Cr(VI)的吸附量介于100-160 kg/T之間，通過對吸附后的吸附劑進行拉曼和XPS分析(圖1和圖2)，發(fā)現(xiàn)Cr(VI)被還原成Cr(III)，實現(xiàn)了 Cr(VI)的解毒。整個過程操作簡單、成本低廉，在實際應(yīng)用過程中具有獨特的優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種鉻(VI)解毒的吸附劑，其特征在于其包括以下重量百分比的組分 蛋殼膜原材料86. 2%—96. 2%聚乙烯亞胺3. 8%—13. 8%ο
2.按照權(quán)利要求1所述的鉻(VI)解毒吸附劑，其特征在于其包括以下重量百分比的組分蛋殼膜原材料93. 0%聚乙烯亞胺7.0%。
3.權(quán)利要求1或2所述的鉻(VI)解毒吸附劑的制備方法，其特征在于制備步驟如下(1)蛋殼膜原材料收集蛋殼，將蛋殼膜ESM剝出，洗凈后，在0. 5M鹽酸或硝酸溶液中浸泡半小時后，取出用水洗滌后，于50°C下烘干或自然晾干即得蛋殼膜原材料；(2)配制聚乙烯亞胺溶液在常溫常壓下，按聚乙烯亞胺的重量g 甲醇的體積L比為1(Γ40 1的比例混合，其配制方式為，在攪拌條件下，向水中投加聚乙烯亞胺，攪拌均勻；(3)配制戊二醛溶液在常溫常壓下，按戊二醛的重量g 水的體積L比為1 :100的比例混合，其配制方式為， 在攪拌條件下，向水中投加戊二醛，攪拌均勻；(4)制成混合液在配制好的聚乙烯亞胺溶液中，加入蛋殼膜原材料攪拌混勻，室溫下放置M小時后， 加入戊二醛溶液，室溫下反應(yīng)30分鐘；(5)得到鉻(VI)解毒吸附劑將充分反應(yīng)后的混合液過濾，水洗滌后，干燥，即得鉻(VI)解毒吸附劑。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于鉻(VI)解毒的吸附劑的制備方法。本發(fā)明的鉻(VI)解毒吸附劑以蛋殼膜(ESM)為主要原料，其重量百分比為86.2%—96.2%，另有改性劑聚乙烯亞胺(PEI)3.8%—13.8%。本發(fā)明的吸附劑具有成本低廉、組分簡單、廢物利用等優(yōu)點，并且制備方法簡單、無二次污染。在污水處理中，應(yīng)用本發(fā)明的吸附劑，可將有毒的Cr(VI)轉(zhuǎn)變成無毒的Cr(III)，實現(xiàn)對Cr(VI)的解毒，還可適用于鉻渣的處理。
文檔編號C02F101/22GK102380355SQ20111027981
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者劉彬, 黃玉明 申請人:西南大學(xué)