高新二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料及制法技术

高新二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料及制法技术

本发明涉及水污染处理技术领域,具体为一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料及制法。

背景技术:

水污染处理是指为使污水达到排水或再次使用的水质要求,对其进行净化的过程,污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理,生产污水包括工业污水、农业污水和医疗污水等,而生活污水就是日常生活产生的污水,目前污水处理已经被广泛应用与建筑、交通、能源和环保等各个领域,传统的水污染处理方法包括过滤法、蒸发法、萃取法、吸附法和光催化降解等。

二硫化钼是一种新型类石墨烯二维材料,其吸收波长位于太阳光谱能量最集中的可见和红外光范围内,是一种具有良好的可见光响应的窄带隙半导体材料,表现出良好的光催化降解活性,而将二硫化钼与吸附材料,如壳聚糖、聚丙烯酰胺等进行复合,在提高二硫化钼分散性的同时,还赋予吸附材料一定的光催化降解性能。

壳聚糖是天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物,具有生物降解性、生物相容性、降脂和增强免疫等多种生理功能,被广泛用于食品添加剂、抗菌剂和生物医用等领域,由于壳聚糖分子结构中存在大量的活性氨基和羧基基团,可与重金属离子如cr3+、cu2+等发生配位作用形成螯合物,因此在重金属废水处理方面研究广泛,但是壳聚糖作为吸附剂在酸性介质中不稳定,易溶解流失,同时,壳聚糖对于污水中的有机污染物吸附能力较差,限制了其在水污染处理方面的应用,因此需要对壳聚糖进行表面改性,引入活性吸附基团如巯基、偕胺肟基团等,以及和光催化纳米材料如二硫化钼、二氧化钛等进行复合,来提高对亚甲基蓝、甲基橙等有机污染物的吸附能力和光催化降解性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足,本发明提供了一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料及制法,解决了壳聚糖吸附材料的吸附性能较差的问题,同时解决了不具有光催化降解性能的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,所述二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料制备方法包括以下步骤:

(1)向反应器中加入去离子水、壳聚糖微球和戊二醛,室温下搅拌反应20-30h,得到壳聚糖交联微球;

(2)向反应器中加入去离子水、壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐,搅拌2-4h,产物透析除杂、冷冻干燥,得到巯基化壳聚糖交联微球;

(3)向反应器中加入正己烷、纳米二硫化钼和正丁基锂,在氮气氛围下搅拌反应36-72h,产物洗涤纯化后加入蒸馏水,置于超声仪中超声剥离30-60min,得到单层纳米二硫化钼分散液;

(4)向反应器中加入醋酸溶液和巯基化壳聚糖交联微球,搅拌溶解后再加入单层纳米二硫化钼分散液,超声反应4-8h,产物洗涤、离心、干燥并研磨,得到二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料。

优选的,所述步骤(2)中壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐质量比为100:40-50:15-20。

优选的,所述步骤(3)中的超声仪装置包括电机,电机与转轴固定连接,转轴固定连接有转轮,转轮与链条活动连接,链条固定连接有置物板,超声仪装置内部设置有超声发射器,超声仪装置表面设置有显示器和开关。

优选的,所述步骤(2)中巯基改性壳聚糖交联微球和纳米二硫化钼的质量比为100:2-6。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比,本发明具备以下实验原理和有益技术效果:

该一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的活化作用下,巯基乙酸的羧基和壳聚糖交联微球的氨基反应,形成了酰胺键,通过化学键的连接方式,在壳聚糖交联微球分子中引入了活性巯基,使得巯基与壳聚糖交联微球牢牢接枝,得到了巯基化改性壳聚糖交联微球,而重金属离子如cr3+、cu2+等可以与巯基上的硫发生良好的配位作用,在酸性介质中,巯基发生质子化,与重金属离子如cr3+、cu2+等配位结合能力增强,有效地提高了壳聚糖的吸附能力。

该一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,纳米二硫化钼在正丁基锂作用下,形成lixmos2夹层复合物,进一步通过超声剥离,使得纳米二硫化钼发生剥层,从而形成单层纳米二硫化钼分散液,二硫化钼经剥层后,晶体结构被破坏,硫原子缺失,产生硫原子缺陷空位,由于含巯基类的物质对于二硫化钼纳米片的硫缺陷空位有良好的配体亲和力,使巯基改性壳聚糖交联微球中的巯基能在单层纳米二硫化钼边缘的硫原子缺陷空位进行配位接枝,使得单层纳米二硫化钼与壳聚糖微球通过配位接枝紧密结合,在提高了单层纳米二硫化钼的分散性的同时,避免了纳米二硫化钼与壳聚糖微球发生分离和脱落,而分散均匀的单层纳米二硫化钼赋予了壳聚糖微球良好的光催化活性,使复合材料对亚甲基蓝等有机污染物具有优异的吸附和光催化降解的双功能。

附图说明

图1是超声仪装置结构示意图;

图2是转轮局部结构示意图。

1-超声仪装置;2-电机;3-转轴;4-转轮;5-链条;6-置物板;7-超声发射装置;8-显示器;9-开关。

实施方式

为实现上述目的,本发明提供如下具体实施方式和实施例:一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,制备方法包括以下步骤:

(1)向反应器中加入去离子水、壳聚糖微球和戊二醛,室温下搅拌反应20-30h,得到壳聚糖交联微球;

(2)向反应器中加入去离子水、壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐,其中壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐质量比为100:40-50:15-20,搅拌2-4h,产物透析除杂、冷冻干燥,得到巯基化壳聚糖交联微球;

(3)向反应器中加入正己烷、纳米二硫化钼和正丁基锂,在氮气氛围下搅拌反应36-72h,产物洗涤纯化后加入蒸馏水,置于超声仪中超声剥离30-60min,超声仪装置包括电机,电机与转轴固定连接,转轴固定连接有转轮,转轮与链条活动连接,链条固定连接有置物板,超声仪装置内部设置有超声发射器,超声仪装置表面设置有显示器和开关,得到单层纳米二硫化钼分散液;

(4)向反应器中加入醋酸溶液和巯基化壳聚糖交联微球,搅拌溶解后再加入单层纳米二硫化钼分散液,巯基改性壳聚糖交联微球和纳米二硫化钼的质量比为100:2-6,超声反应4-8h,产物洗涤、离心、干燥并研磨,得到二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料。

实施例1

(1)向反应器中加入去离子水、壳聚糖微球和戊二醛,室温下搅拌反应20h,得到壳聚糖交联微球;

(2)向反应器中加入去离子水、壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐,其中壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐质量比为100:40:15,搅拌2h,产物透析除杂、冷冻干燥,得到巯基化壳聚糖交联微球;

(3)向反应器中加入正己烷、纳米二硫化钼和正丁基锂,在氮气氛围下搅拌反应36h,产物洗涤纯化后加入蒸馏水,置于超声仪中超声剥离30min,超声仪装置包括电机,电机与转轴固定连接,转轴固定连接有转轮,转轮与链条活动连接,链条固定连接有置物板,超声仪装置内部设置有超声发射器,超声仪装置表面设置有显示器和开关,得到单层纳米二硫化钼分散液;

(4)向反应器中加入醋酸溶液和巯基化壳聚糖交联微球,搅拌溶解后再加入单层纳米二硫化钼分散液,巯基改性壳聚糖交联微球和纳米二硫化钼的质量比为100:2,超声反应4h,产物洗涤、离心、干燥并研磨,得到二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料。

实施例2

(1)向反应器中加入去离子水、壳聚糖微球和戊二醛,室温下搅拌反应205h,得到壳聚糖交联微球;

(2)向反应器中加入去离子水、壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐,其中壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐质量比为100:45:17.5,搅拌3h,产物透析除杂、冷冻干燥,得到巯基化壳聚糖交联微球;

(3)向反应器中加入正己烷、纳米二硫化钼和正丁基锂,在氮气氛围下搅拌反应48h,产物洗涤纯化后加入蒸馏水,置于超声仪中超声剥离50min,超声仪装置包括电机,电机与转轴固定连接,转轴固定连接有转轮,转轮与链条活动连接,链条固定连接有置物板,超声仪装置内部设置有超声发射器,超声仪装置表面设置有显示器和开关,得到单层纳米二硫化钼分散液;

(4)向反应器中加入醋酸溶液和巯基化壳聚糖交联微球,搅拌溶解后再加入单层纳米二硫化钼分散液,巯基改性壳聚糖交联微球和纳米二硫化钼的质量比为100:4,超声反应6h,产物洗涤、离心、干燥并研磨,得到二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料。

实施例3

(1)向反应器中加入去离子水、壳聚糖微球和戊二醛,室温下搅拌反应25h,得到壳聚糖交联微球;

(2)向反应器中加入去离子水、壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐,其中壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐质量比为100:50:20,搅拌4h,产物透析除杂、冷冻干燥,得到巯基化壳聚糖交联微球;

(3)向反应器中加入正己烷、纳米二硫化钼和正丁基锂,在氮气氛围下搅拌反应72h,产物洗涤纯化后加入蒸馏水,置于超声仪中超声剥离60min,超声仪装置包括电机,电机与转轴固定连接,转轴固定连接有转轮,转轮与链条活动连接,链条固定连接有置物板,超声仪装置内部设置有超声发射器,超声仪装置表面设置有显示器和开关,得到单层纳米二硫化钼分散液;

(4)向反应器中加入醋酸溶液和巯基化壳聚糖交联微球,搅拌溶解后再加入单层纳米二硫化钼分散液,巯基改性壳聚糖交联微球和纳米二硫化钼的质量比为100:6,超声反应8h,产物洗涤、离心、干燥并研磨,得到二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料。

对比例1

(1)向反应器中加入去离子水、壳聚糖微球和戊二醛,室温下搅拌反应18h,得到壳聚糖交联微球;

(2)向反应器中加入去离子水、壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐,其中壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐质量比为100:35:12.5,搅拌2h,产物透析除杂、冷冻干燥,得到巯基化壳聚糖交联微球;

(3)向反应器中加入正己烷、纳米二硫化钼和正丁基锂,在氮气氛围下搅拌反应35h,产物洗涤纯化后加入蒸馏水,置于超声仪中超声剥离30min,超声仪装置包括电机,电机与转轴固定连接,转轴固定连接有转轮,转轮与链条活动连接,链条固定连接有置物板,超声仪装置内部设置有超声发射器,超声仪装置表面设置有显示器和开关,得到单层纳米二硫化钼分散液;

(4)向反应器中加入醋酸溶液和巯基化壳聚糖交联微球,搅拌溶解后再加入单层纳米二硫化钼分散液,巯基改性壳聚糖交联微球和纳米二硫化钼的质量比为100:1,超声反应3h,产物洗涤、离心、干燥并研磨,得到二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料。

对比例2

(1)向反应器中加入去离子水、壳聚糖微球和戊二醛,室温下搅拌反应35h,得到壳聚糖交联微球;

(2)向反应器中加入去离子水、壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐,其中壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐质量比为100:55:22.5,搅拌5h,产物透析除杂、冷冻干燥,得到巯基化壳聚糖交联微球;

(3)向反应器中加入正己烷、纳米二硫化钼和正丁基锂,在氮气氛围下搅拌反应75h,产物洗涤纯化后加入蒸馏水,置于超声仪中超声剥离60min,超声仪装置包括电机,电机与转轴固定连接,转轴固定连接有转轮,转轮与链条活动连接,链条固定连接有置物板,超声仪装置内部设置有超声发射器,超声仪装置表面设置有显示器和开关,得到单层纳米二硫化钼分散液;

(4)向反应器中加入醋酸溶液和巯基化壳聚糖交联微球,搅拌溶解后再加入单层纳米二硫化钼分散液,巯基改性壳聚糖交联微球和纳米二硫化钼的质量比为100:8,超声反应10h,产物洗涤、离心、干燥并研磨,得到二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料。

配置1%的亚甲基蓝溶液和5%的二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料的混合溶液,调节溶液ph到6,采用500w的氙灯作为光源对其进行辐射反应5h,使用uv752n型紫外可见分光光度计测试亚甲基蓝的吸光度和降解率,测试标准为gb/t23762-2020。

向去离子水中加入0.01g的cu(no3)2和0.1g的二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,震荡混合均匀后,调节溶液ph到6,测试吸附材料对cu2+的最大饱和吸附量。

技术特征:

1.一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,其特征在于:所述二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料制备方法包括以下步骤:

(1)向去离子水溶剂中加入壳聚糖微球和戊二醛,室温下搅拌反应20-30h,得到壳聚糖交联微球;

(2)向去离子水溶剂中加入壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐,搅拌2-4h,产物透析除杂、冷冻干燥,得到巯基化壳聚糖交联微球;

(3)向正己烷溶剂中加入纳米二硫化钼和正丁基锂,在氮气氛围下搅拌反应36-72h,产物洗涤纯化后加入蒸馏水,置于超声仪中超声剥离30-60min,得到单层纳米二硫化钼分散液;

(4)向醋酸溶液中加入巯基化壳聚糖交联微球,搅拌溶解后再加入单层纳米二硫化钼分散液,超声反应4-8h,产物洗涤、离心、干燥并研磨,得到二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料。

2.根据权利要求1所述的一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,其特征在于:所述步骤(2)中壳聚糖交联微球、巯基乙酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐质量比为100:40-50:15-20。

3.根据权利要求1所述的一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,其特征在于:所述步骤(3)中的超声仪装置包括电机,电机与转轴固定连接,转轴固定连接有转轮,转轮与链条活动连接,链条固定连接有置物板,超声仪装置内部设置有超声发射器,超声仪装置表面设置有显示器和开关。

4.根据权利要求1所述的一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,其特征在于:所述步骤(2)中巯基改性壳聚糖交联微球和纳米二硫化钼的质量比为100:2-6。

技术总结
本发明涉及水污染处理技术领域,且公开了一种二硫化钼负载壳聚糖微球的水污染处理材料,巯基乙酸的羧基和壳聚糖的氨基反应,形成酰胺键,使巯基与壳聚糖接枝,重金属离子如Cu2+可与巯基的硫发生配位作用,巯基质子化后与重金属离子Cu2+等配位能力增强,提高壳聚糖的吸附能力,二硫化钼在正丁基锂作用下,形成LixMoS2复合物,超声剥离成单层纳米二硫化钼分散液,二硫化钼剥层后产生硫原子缺陷空位,巯基改性壳聚糖交联微球中的巯基能在该缺陷空位进行配位接枝,使彼此通过配位接枝紧密结合,分散均匀的单层纳米二硫化钼赋予了壳聚糖微球光催化活性,使复合材料对有机污染物具有吸附和光催化降解双功能。

技术开发人、权利持有人:钱建强

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