一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法，包括以下步骤：将鸡蛋壳在550℃下煅烧一段时间后，加入一定量的硅烷偶联剂(KH‑570)和正硅酸乙酯，滴加氨水调节pH至9‑11之间，高温水解后，洗涤干燥得到中间体，最后加入等量的聚醚酰亚胺(PEI)与中间体反应得到最终产物。本发明专利技术以生活常见的厨余垃圾鸡蛋壳为原料，利用其较大的比表面积和优良的吸附性能，开发一种高效、环保的重金属离子吸附剂，实现了鸡蛋壳的有效利用，不仅提高了鸡蛋产品的副产值，增加行业的经济效益，而且对生态环境具有保护作用。

Preparation method and application of heavy metal ion adsorbent based on modified egg shell

The invention relates to a preparation method of heavy metal ion adsorption of modified egg shell based on agent, which comprises the following steps: the egg shell was annealed at 550 after a period of time, adding a certain amount of silane coupling agent (KH 570) and TEOS, adding ammonia to pH adjusted to 9 between 11 high temperature, hydrolysis, washing and drying to obtain the intermediate, finally adding the same amount of polyetherimide (PEI) and intermediate reaction product can be obtained. The kitchen waste egg shell in the common life as raw material, using its large surface area and excellent adsorption performance, the development of an effective and environmentally friendly adsorbent of heavy metal ions, which makes use of the egg shell, not only improves the output side egg products, increase industry and economic benefits. Has a protective effect on the ecological environment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法和应用
本专利技术涉及重金属离子吸附剂制备
，具体来说是一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法和应用。
技术介绍
重金属的毒性及其在生物链中的生物积累的危险是现代社会面临的环境和健康的主要问之一。Cr(VI)属于高度有毒的重金属离子，主要污染来源于电镀、造纸、染料等工业。国家标准规定，工业废水中铬含量必须<0.05mg/L才能排放到自然水域。含Cr(VI)废水的大量排放，对环境构成的威胁日趋严重，六价铬的毒性也对人和动物机体全身有致毒作用。因此含Cr(VI)废水排放之前必须经过处理，选择合理有效的方法来去除污水中的Cr(VI)就尤为重要。目前，含Cr(VI)废水的处理方法主要有化学还原沉淀法、电解法、离子交换树脂法、膜分离法、微生物法、吸附法等。其中吸附法具有去除率高、操作简单、吸附材料可再生使用等优点，被广泛应用于水体中Cr(VI)的去除。近来研究的吸附材料主要有自然沉积物、农业废弃物、有机聚合物、大分子树脂以及黑炭类吸附剂等，不同吸附材料之间对Cr(VI)的去除效果有较大的差异。鸡蛋壳作为生活中常见的一种厨余垃圾，若处理不当，会造成新的环境污染。我国禽蛋产量高达3000多万吨，占世界总产量的40％以上，而蛋壳占蛋的11％-13％，因此我国每年产出的禽蛋蛋壳高达350多万吨。事实上，鸡蛋壳具有较大的比表面积和优良的液相吸附性能，具备作为环境吸附材料的潜质，而如何将鸡蛋壳废料变废为宝就成为一个严肃的科学问题。中国专利文献CN1478594A公开了一种重金属离子吸附剂的制备方法。将废弃的鸡蛋壳经过洗涤、煮沸、压碎，在氢氧化钠溶液中煮沸，脱去内膜，用蒸馏水洗涤至中性，放在红外线干燥箱中烘干，然后粉碎，经过标准检验筛分得到目数分别为：20～40,40～60,60～100，100～140的WES吸附剂。吸附剂来源广、成本低、再生效率高，吸附剂制备方法简单，对重金属离子具有良好的吸附性能，吸附重金属离子后的WES能用NaCl等解吸剂能进行解吸，从而实现了对重金属离子的污染控制。但该专利存在以下缺点：针对高浓度的重金属离子溶液得吸附效果较好，不适用于较低浓度的重金属离子的吸附。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术存在的问题，提供一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法和应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法，步骤包括：(1)将鸡蛋壳以5～10℃/min升温至550℃，并在550℃下煅烧1～5小时后，取0.5～2g煅烧后的鸡蛋壳加入50mL蒸馏水中分散；(2)向鸡蛋壳溶液中加入2600～3900μL的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯；(3)滴加氨水调节pH至9～11，加热至60～80℃，搅拌水解2～5小时，洗涤干燥得到中间体；(4)取中间体与聚醚酰亚胺离子液体溶于20mL蒸馏水中,搅拌、过滤、干燥，制得重金属离子吸附剂。进一步的，步骤(1)中，所述煅烧时间为2～3小时。进一步的，步骤(2)中，所述硅烷偶联剂和正硅酸乙酯体积比为1:1～5。进一步的，所述硅烷偶联剂和正硅酸乙酯体积比为1:1～2。进一步的，步骤(3)中，所述加热温度为60～80℃。进一步的，步骤(3)中，所述水解时间为2～5小时。进一步的，步骤(4)中，所述聚醚酰亚胺离子液体与中间体的质量比为1:0.5～3。本专利技术中，聚醚酰亚胺可被氨基聚离子液体等多胺类物质替换。本专利技术的另一目的是提供一种重金属离子吸附剂及其在污水处理中的应用。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术的制备方法给高效、节能、低污染，以厨余垃圾鸡蛋壳为原料，在鸡蛋壳表面进行表面改性，制备出阳离子型吸附剂。在酸性条件下，可吸附重金属铬离子，绿色环保，作为高效吸附剂，可达到合理利用资源和节能减排的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为溶液pH对吸附量的影响；图2为改性鸡蛋壳吸附剂投加量对吸附Cr(VI)的影响；图3为改性剂蛋壳吸附剂不同用量的吸附动力学曲线；图4为改性鸡蛋壳吸附剂的吸附Cr(VI)拟二级动力学非线性曲线；图5为改性鸡蛋壳吸附剂的吸附Cr(VI)假二级动力学线性曲线；图6为吸附量qt对t1/2曲线有不同的线性阶段；图7为25℃时朗缪尔(Langmuir)和弗罗因德利希(Freundlich)模型的吸附等温线；图8为35℃时朗缪尔(Langmuir)和弗罗因德利希(Freundlich)模型的吸附等温线；图9为盐离子强度对改性鸡蛋壳吸附剂吸附Cr(VI)的影响；图10为不同离子浓度下溶液的pH值图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中鸡蛋壳是直接从食堂回收所得；硅烷偶联剂(KH-570)和正硅酸乙酯购自阿拉丁试剂公司；氨水购自成都科龙试剂公司；聚醚酰亚胺离子液体购自阿拉丁试剂公司。实施例1一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法，步骤包括：(1)将鸡蛋壳以5℃/min升温至550℃，并在550℃下煅烧1小时后，取1g煅烧后的鸡蛋壳加入50mL蒸馏水中搅拌；(2)向鸡蛋壳溶液中加入2600μL硅烷偶联剂和正硅酸乙酯，硅烷偶联剂和正硅酸乙酯为1:1；(3)滴加氨水调节pH至9，加热至60℃，搅拌水解3小时，洗涤干燥得到中间体；(4)取中间体与聚醚酰亚胺离子液体溶于20mL蒸馏水中，所述聚醚酰亚胺离子液体与中间体的质量比为1:0.5,搅拌、过滤，放置在70℃的烘箱内干燥12小时，制得重金属离子吸附剂。实施例2一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法，步骤包括：(1)将鸡蛋壳以10℃/min升温至550℃，并在550℃下煅烧5小时后，取0.5g煅烧后的鸡蛋壳加入50mL蒸馏水中搅拌；(2)向鸡蛋壳溶液中加入3900μL硅烷偶联剂和正硅酸乙酯，硅烷偶联剂和正硅酸乙酯的体积比为1:3；(3)滴加氨水调节pH至11，加热至80℃，搅拌水解5小时，洗涤干燥得到中间体；(4)取中间体与聚醚酰亚胺离子液体溶于20mL蒸馏水中，所述聚醚酰亚胺离子液体与中间体的质量比为1:3,搅拌、过滤、放置在70℃的烘箱内干燥12小时，制得重金属离子吸附剂。实施例3(1)将鸡蛋壳以7.5℃/min升温至550℃，并在550℃下煅烧3小时后，取2g煅烧后的鸡蛋壳加入50mL蒸馏水中搅拌；(2)向鸡蛋壳溶液中加入3900μL的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯，硅烷偶联剂和正硅酸乙酯的体积比为1:5；(3)滴加氨水调节pH至10，加热至70℃，搅拌水解2小时，洗涤干燥得到中间体；(4)取中间体与聚醚酰亚胺离子液体溶于20mL蒸馏水中，所述聚醚酰亚胺离子液体与中间体的质量比为1:2,搅拌、过滤、放置在70℃的烘箱内干燥12小时，制得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：(1)将鸡蛋壳以5～10℃/min升温至550℃，并在550℃下煅烧1～5小时后，取0.5～2g煅烧后的鸡蛋壳加入50mL蒸馏水中分散；(2)向鸡蛋壳溶液中加入2600～3900μL的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯；(3)滴加氨水调节pH至9～11，加热至60～80℃，搅拌水解2～5小时，洗涤干燥得到中间体；(4)取中间体与聚醚酰亚胺离子液体溶于20mL蒸馏水中,搅拌、过滤、干燥，制得重金属离子吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：(1)将鸡蛋壳以5～10℃/min升温至550℃，并在550℃下煅烧1～5小时后，取0.5～2g煅烧后的鸡蛋壳加入50mL蒸馏水中分散；(2)向鸡蛋壳溶液中加入2600～3900μL的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯；(3)滴加氨水调节pH至9～11，加热至60～80℃，搅拌水解2～5小时，洗涤干燥得到中间体；(4)取中间体与聚醚酰亚胺离子液体溶于20mL蒸馏水中,搅拌、过滤、干燥，制得重金属离子吸附剂。2.根据权利要求1所述基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述煅烧时间为2～3小时。3.根据权利要求1所述基于改性鸡蛋壳的重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：高和军，蔡明含，廖运文，柳晓琴，严毅，杜佳，
申请(专利权)人：西华师范大学，
类型：发明
国别省市：四川,51