一種明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法技術

本發明專利技術提供一種明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法。本方法以明膠為基材，以γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的粉煤灰為吸附粒子填充劑，混合均勻后添加交聯改性劑，通過交聯改性制備一種明膠/粉煤灰復合吸附材料。本發明專利技術制備的明膠/粉煤灰復合吸附材料不僅具有較強的污染物吸附效果，而且可環境降解，因此其吸附污染物后可用作肥料而不產生二次污染。該吸附材料的原材料來源廣泛，同時為制革皮邊角料和廢煤渣的資源化利用提供新途徑。綜上，本發明專利技術制備的新型吸附材料具有良好的市場應用價值和前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及吸附材料領域，具體涉及一種吸附性能好的明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法。
技術介紹
當前我國經濟發展迅速，資源短缺和環境污染是發展目前所面臨的兩大問題。尤其水資源的污染和短缺，不僅影響經濟發展更是關乎人類的存亡。解決水污染問題，不僅可以提供更多水資源，還能夠進一步減少環境污染。目前對于水污染的治理，除了傳統的沉降法，采用較多的是膜過濾法。沉降法效率低耗時長，膜過濾法需要消耗較多的動力，且需要不斷地除去濾餅，定期更換過濾介質，容易造成二次污染。而吸附法具有應用范圍廣，不消耗動力，處理量大等優勢。粉煤灰是燃煤的火力電廠排放的煙氣中捕獲的煤燃燒后的飛灰，它是由SiO2、Al2O3等無機組分組成的多孔微珠，其粒徑介于0.8-300μm，具有較大比表面積，因而有良好的吸附性能。應用粉煤灰進行吸附，存在一定的局限性。由于粉煤灰的粒徑小，在水中吸附時容易發生部分聚集，分散性差。同時粉煤灰吸附劑在水溶液中吸附后的回收也比較困難，往往需要使用過濾的方式，增加了水處理的成本和復雜性。明膠作為動物組織中的膠原蛋白部分水解的產物，來源廣泛。冷凍干燥明膠可以得到具有良好的吸附性能的多孔海綿狀材料。但由于明膠的親水特性，其在水中短暫的時間便會溶解。本專利技術以粉煤灰微珠和明膠為原料制備了一種明膠/粉煤灰復合吸附材料，將粉煤灰表面接枝具有氨基的偶聯劑，通過雙醛交聯劑將明膠與氨基化改性的粉煤灰、明膠與明膠交聯起來，使得粉煤灰微珠均勻的分散在明膠凝膠當中，冷凍干燥后得到一種高吸附性能可降解的陽離子型明膠/粉煤灰復合吸附材料。明膠/粉煤灰復合吸附材料浸入污水后，外部的交聯改性多孔明膠吸附水中的陽離子污染物，同時逐漸形成穩定的凝膠，干燥的粉煤灰微珠在內部促進水向其內部擴散，進一步吸附陽離子污染物，加速了污染物在凝膠中的內擴散速度，增加了吸附量。
技術實現思路
為了提高粉煤灰吸附劑的分散性以及明膠吸附材料的穩定性，本專利技術采用偶聯劑改性粉煤灰表面得到氨基化改性的粉煤灰，使用雙醛交聯劑交聯明膠和氨基化改性的粉煤灰，從而提高了吸附劑的穩定性和吸附效果，制成了一種新型的復合吸附材料。本專利技術通過以下技術方案實現，除特別說明外，所涉及的份數均為重量份數，百分比均為重量百分比。本專利技術提供一種復合吸附材料，其制備方法如下：(1)將1份粉煤灰在110-180℃下干燥3-5小時，加入30-60份有機溶液中高速攪拌5-10分鐘。逐滴加入0.5-3份的偶聯劑。在60-90℃下回流攪拌5-10小時，減壓抽濾，將濾餅在100-120℃下烘干，球磨機200-600r/min研磨10-30分鐘;(2)將明膠以1%-10%的質量濃度溶于40-80℃的水中，在高速攪拌下加入占明膠干重1%-20%的氨基化改性的粉煤灰，攪拌均勻后加入1%-10%的雙醛交聯劑得到明膠/粉煤灰復合凝膠；(3)將上述基質溶液脫泡后倒入模具，冷凍干燥得到海綿狀的明膠/粉煤灰復合吸附材料;(4)將明膠/粉煤灰復合吸附材料放入硬質的網狀托架中沉入污水中進行吸附。在上述技術案中所述的氨基化改性粉煤灰的反應溶劑為苯、甲苯、二甲苯與甲醇、乙醇中的一種或幾種混合有機溶劑。在上述技術案中所述的氨基化改性粉煤灰使用的偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷。在上述技術案中所述的明膠與氨基化改性粉煤灰交聯使用的雙醛交聯劑為：雙醛淀粉、雙醛纖維素、雙醛普魯蘭、雙醛瓜爾膠戊二醛、雙醛聚乙二醇中的任意一種或幾種。在上述技術案中所述的粉煤灰與明膠的比例干重為1:(5~100)。本專利技術與已有技術相比，具有多方面的積極效果和優點，可歸納概括如下：(1)本專利技術提供的一種明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法，其基本原料為工業廢棄物，吸附性能強，能夠很好的替代有機合成樹脂型的吸附劑，吸附后可自行生物降解，是一種環境友好性的高效吸附劑；(2)本專利技術提供的一種明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法，用硅烷偶聯劑改性粉煤灰微珠表面，得到氨基化改性粉煤灰微珠，增加其反應活性，與明膠交聯；(3)本專利技術提供的一種明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法，不僅改善了粉煤灰在污水中的分散性，提高其吸附效率，而且方便吸附后對吸附劑的回收，擴展了其應用范圍；(4)本專利技術提供的一種明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法，改善了明膠吸附劑的機械性能，與氨基化改性粉煤灰的交聯增強了其在水溶液中的穩定性，擴展了其應用范圍；(5)本專利技術提供的一種明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法，在吸附過程中，外層明膠網狀吸附劑的孔徑較大可以吸附大分子的有機物質，內部小孔徑的粉煤灰孔徑小比表面積大，可以吸附溶解態的小分子離子，避免了粉煤灰直接暴露在污水中表面微孔被大分子物質堵塞；(6)本專利技術提供的一種明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法，吸附后可用作肥料，明膠和污水中的有機成分可用增加土壤中的氮含量，粉煤灰可以改變土壤的透氣性；(7)本專利技術提供的一種明膠/粉煤灰復合吸附材料及其制備方法，其基本原料可以全部來源自工業廢料，其來源廣泛，價格低廉，具有潛在的經濟效益，利于廣泛使用。具體實施方法下面給出本專利技術的三個實施例，通過實施例對本專利技術進行具體描述。有必要在此指出的是，實施例只用于對本專利技術進行進一步的說明，不能理解為對本專利技術保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述本專利技術的內容做出一些非本質的改進和調整。在以下實例中，除特別說明外，所涉及的份數均為重量份數，百分比均為重量百分比。實施例1將1份粉煤灰在110℃下干燥5小時，加入20份苯中高速攪拌5分鐘。逐滴加入0.9份的偶聯劑。在60℃下回流攪拌1小時，減壓抽濾，將濾餅在120℃下烘干，球磨機200r/min研磨10分鐘。將明膠以2%的質量濃度溶于40℃的水中，在高速攪拌下加入1%質量濃度的氨基化改性的粉煤灰，攪拌均勻后加入1%的雙醛淀粉交聯劑得到明膠/粉煤灰復合凝膠；將上述基質溶液脫泡后倒入模具，冷凍干燥12小時，得到海綿狀的明膠/粉煤灰復合吸附材料。將明膠/粉煤灰復合吸附材料放入硬質的網狀托架中沉入污水中進行吸附。實施例2將1份粉煤灰在120℃下干燥3小時，加入15份甲苯和15份乙醇中高速攪拌7分鐘。逐滴加入2份的偶聯劑。在90℃下回流攪拌10小時，減壓抽濾，將濾餅在110℃下烘干，球磨機600r/min研磨15分鐘。將明膠以2%的質量濃度溶于40℃的水中，在高速攪拌下加入1%質量濃度的氨基化改性的粉煤灰，攪拌均勻后加入2%的雙醛瓜爾膠得到明膠/粉煤灰復合凝膠；將上述基質溶液脫泡后倒入模具，冷凍干燥15小時，得到海綿狀的明膠/粉煤灰復合吸附材料。將明膠/粉煤灰復合吸附材料放入硬質的網狀托架中沉入污水中進行吸附。實施例3將1份粉煤灰在170℃下干燥4小時，加入5份二甲苯和10份甲醇中高速攪拌7分鐘。逐滴加入1份的偶聯劑。在80℃下回流攪拌8小時，減壓抽濾，將濾餅在108℃下烘干，球磨機500r/min研磨18分鐘。將明膠以7%本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種明膠/粉煤灰復合吸附材料，其特征在于以明膠為基材，以氨基化改性的粉煤灰為吸附粒子填充劑，通過雙醛多糖交聯改性制備，其具體制備方法如下：(1)?取1份在110?180℃下干燥3?5小時的粉煤灰，加入30?60份有機溶劑后高速攪拌5?10分鐘，室溫下逐滴加入0.5?3份的γ?氨丙基三乙氧基硅烷，然后將混合物在60?90℃下反應5?10小時，減壓抽濾，之后將濾餅在100?120℃下烘干并使用球磨機在200?600r/min研磨10?30分鐘，制備得到氨基化改性的粉煤灰；(2)?將明膠溶于去離子水中，得到濃度為1%?10%的明膠溶液，之后在高速攪拌下加入占明膠干重1?20%的氨基化改性的粉煤灰，40℃條件下攪拌1?2小時，然后加入占明膠干重1%?10%的交聯劑，繼續在40℃條件下攪拌0.5?2小時，然后將混合液倒入模具中在室溫下靜置1?3小時，最后冷凍干燥得到明膠/粉煤灰復合吸附材料。

【技術特征摘要】
1.一種明膠/粉煤灰復合吸附材料，其特征在于以明膠為基材，以氨基化改性的粉煤灰為吸附粒子填充劑，通過雙醛多糖交聯改性制備，其具體制備方法如下：
(1)取1份在110-180℃下干燥3-5小時的粉煤灰，加入30-60份有機溶劑后高速攪拌5-10分鐘，室溫下逐滴加入0.5-3份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，然后將混合物在60-90℃下反應5-10小時，減壓抽濾，之后將濾餅在100-120℃下烘干并使用球磨機在200-600r/min研磨10-30分鐘，制備得到氨基化改性的粉煤灰；
(2)將明膠溶于去離子水中，得到濃度為1%-10%的明膠溶液，之后在高速攪拌下加入占明膠干重1-20%的氨基化改性的粉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：穆暢道，徐永斌，葛黎明，周穎，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：四川;51