【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合材料領域，具體涉及一種改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、隨著印染行業的大力發展，排放的工業廢水中染料和重金屬離子引起的環境污染問題日益突出。染料廢水的成分復雜、濃度高、色澤深且難以降解，對環境造成了很嚴重的影響。常用于印染廢水處理的方法有物理法、化學法、生物法三類。其中物理法中的吸附法是一種最為普遍的方法，由于目前的吸附劑的吸附能力有限、且再生性能差，因此，開發高效、經濟和可再生的吸附劑是當前重要的研究熱點。
2、葫蘆[n]脲是通過甘脲與甲醛在酸性條件下反應而制備的環狀化合物，呈南瓜狀、具有完全對稱的外部親水和內部疏水的剛性空腔結構。隨著對葫蘆[n]脲研究的逐步深入，在分離出葫蘆[5]脲(cb[5])、葫蘆[6]脲(cb[6])、葫蘆[7]脲(cb[7])與葫蘆[8]脲(cb[8])的基礎上，進一步分離出了葫蘆[10]脲(cb[10])，拓展了葫蘆[n]脲的家族。由于葫蘆[n]脲的端口由極性的羰基組成，因此可以與重金屬離子配位，實現對重金屬的高效吸附。但是葫蘆[n]脲的重用性較差，一定程度上制約了其作為吸附劑的應用，找到有效的再生方法來使得葫蘆[n]脲可以循環使用，將是葫蘆[n]脲用作吸附材料的關鍵。
3、殼聚糖作為世界上第二大豐富的多糖，含有豐富的氨基和羥基，具有來源廣泛、成本低廉、無毒、生物相容性好等優點，被廣泛應用于吸附。殼聚糖耐堿不耐酸，并且對高濃度的染料和重金屬離子吸附效果不佳，這限制了它作為吸附劑的應用。對殼聚糖進行改性使其在酸性條件下穩定且
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了克服現有技術存在的問題，提供一種制備改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料的方法，該方法工藝簡單且工藝條件溫和，采用該方法制備得到的改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料對重金屬離子具有很好的吸附性能，且該復合材料可以循環利用。
2、為了實現上述目的，本專利技術一方面提供一種制備改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料的方法，該方法包括：
3、(1)將葫蘆[n]脲分散在殼聚糖溶液中，得到分散體系；
4、(2)將步驟(1)得到的分散體系與三聚磷酸鈉水溶液進行一次交聯反應，然后進行固液分離并收集固相物料；
5、(3)將步驟(2)得到的固相物料與環氧氯丙烷在堿性水溶液中進行二次交聯反應，然后進行固液分離并收集固相物料；
6、(4)將步驟(3)得到的固相物料與含有1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、n-羥基丁二酰亞胺和乙二胺四乙酸二鈉的水溶液進行接枝反應，然后進行固液分離并將得到的固相物料進行冷凍干燥；
7、其中，步驟(1)中，所述葫蘆[n]脲為葫蘆[5]脲、葫蘆[6]脲、葫蘆[7]脲或葫蘆[8]脲；
8、所述乙二胺四乙酸二鈉與殼聚糖的用量的重量比為1：0.2～1.5。
9、優選地，步驟(1)中，所述葫蘆[n]脲與殼聚糖的用量的重量比為0.1～1：1。
10、優選地，步驟(2)中，所述三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5～3wt％；和/或
11、步驟(2)中，所述一次交聯反應的時間為6～12h。
12、優選地，所述環氧氯丙烷的體積與殼聚糖的重量之比為1～5ml：15g；和/或
13、步驟(3)中，所述堿性水溶液的ph值為10～14；和/或
14、步驟(3)中，所述二次交聯反應的時間為2～6h。
15、優選地，步驟(4)中，所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽與所述n-羥基丁二酰亞胺的用量的重量比為1：1～2；和/或
16、步驟(4)中，所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和所述n-羥基丁二酰亞胺的總重量與所述乙二胺四乙酸二鈉的重量比為3：5～20。
17、優選地，步驟(4)中，所述接枝反應的條件包括：時間為2～3h；和/或
18、步驟(4)中，冷凍干燥的條件包括：溫度為-70～-50℃，時間為10～16h。
19、本專利技術第二方面提供上述方法制備得到的改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料。
20、本專利技術第三方面提供上述改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料在處理含重金屬離子的污水中的應用。
21、優選地，所述重金屬離子選自hg2+、cu2+、cr3+和pb2+中的一種或兩種以上。
22、優選地，所述重金屬離子為hg2+、cu2+、cr3+和pb2+的組合。
23、優選地，所述含重金屬離子的污水中，hg2+的濃度為50～800mg/l，cu2+的濃度為50～500mg/l，cr3+的濃度為50～700mg/l，pb2+的濃度為50～600mg/l。
24、通過本專利技術所述的方法制備得到的改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料(edta-cb[n]-cs)對重金屬離子具有良好的吸附性能，對于單獨的重金屬離子具有高的最大吸附量，并且還可以同時吸附多種重金屬離子且各種重金屬離子的平衡吸附量高，尤其是對于同時含有hg2+、cu2+、cr3+和pb2+的污水的處理效果良好；同時該改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料還可以循環使用，具有良好的吸附穩定性，這主要是由于通過一次交聯反應得到由殼聚糖(cs)包裹葫蘆[n]脲的珠狀復合材料(cb[n]-cs)，其比表面積較大，具有良好的吸附性能，同時將葫蘆[n]脲由難以回收的粉末狀轉變為使其分散在乙二胺四乙酸改性的殼聚糖氣凝膠珠內部使其易于再生；然后通過二次交聯反應使得環氧氯丙烷與殼聚糖之間形成化學交聯，其孔隙率和力學性能增強，進而其吸附性能和吸附穩定性增強；最后通過接枝反應將乙二胺四乙酸二鈉(na2edta)以乙二胺四乙酸的形式接枝到殼聚糖的表面對殼聚糖進行改性，基于殼聚糖(cs)、葫蘆[n]脲和乙二胺四乙酸二鈉的復配以及殼聚糖和乙二胺四乙酸二鈉的定量關系，所述改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料具有良好的吸附性能和循環穩定性。
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1.一種制備改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料的方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述葫蘆[n]脲與殼聚糖的用量的重量比為0.1～1：1。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5～3wt％；和/或
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述環氧氯丙烷的體積與殼聚糖的重量之比為1～5mL：15g；和/或
5.根據權利要求1或4所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽與所述N-羥基丁二酰亞胺的用量的重量比為1：1～2；和/或
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述接枝反應的條件包括：時間為2～3h；和/或
7.權利要求1-6中任意一項所述的方法制備得到的改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料。
8.權利要求7所述的改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料在處理含重金屬離子的污水中的應用。
9.根據權利要求8所述的應用，其特征
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述重金屬離子為Hg2+、Cu2+、Cr3+和Pb2+的組合；
...【技術特征摘要】
1.一種制備改性葫蘆[n]脲-殼聚糖復合材料的方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述葫蘆[n]脲與殼聚糖的用量的重量比為0.1～1：1。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5～3wt％；和/或
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述環氧氯丙烷的體積與殼聚糖的重量之比為1～5ml：15g；和/或
5.根據權利要求1或4所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽與所述n-羥基丁二酰亞胺...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李偉，沈玉婷，熊瑀婕，沈愛國，游錫火，高超，洪少力，熊金艷，田迪，楊建功，
申請(專利權)人：武漢紡織大學，
類型：發明
國別省市：
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