[发明专利]一种磁性壳聚糖复合微球吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型磁性壳聚糖复合微球吸附剂的制备方法，属环境材料制备技术领域。

背景技术

随着工业的迅速发展和城市人口的集中，人们在生产和生活中排放的各种污染物越来越多，污染物对人类环境的影响日趋严重。环境问题成为当今世界所面临的重大问题之一。多种方法已经被用于去除环境中的污染物，例如，臭氧化作用、光助-Fenton反应、光催化降解作用和吸附等。在这些方法中，吸附因其操作简单、高效和经济的原因被认为是最有效的方法之一。壳聚糖是一种高性能的天然多糖材料，具有大量的羟基和氨基等集团，能去除废水中的各种污染物。然而，壳聚糖因为机械性能差、低密度、易结块和形成凝胶以及在弱酸条件下溶解度小等缺点而限制了其在去除环境中污染物的广泛应用。化学改性能够改善壳聚糖的机械性能、化学稳定性、亲水性能和生物相容性。通过加入戊二醛、乙二醛和环丙烷等交联剂以提高壳聚糖的化学稳定性。

高岭土是一种经济可利用的天然材料，高岭土具有化学稳定性好、可塑性强、吸附能力强、资源丰富和价格低廉等优点，已经被用来去除环境中的污染物。高岭土的引入能够改善壳聚糖微球的机械性能和吸附容量。

最近，磁性分离技术受到很多科研工作者的关注。在外加磁场作用下，磁性微球在水中都能被有效分离。纳米Fe₃O₄由于其良好的磁性能、化学稳定性和生物相容性而被广泛用作磁性材料。Fe₃O₄、高岭土和壳聚糖聚合而形成的磁性壳聚糖复合微球具有良好的机械性能、化学稳定性、磁性能、亲水性能和吸附容量大等优点。磁性分离技术和吸附过程的结合已经取得长足的发展。磁性壳聚糖复合微球吸附剂正是利用磁性分离技术和吸附相结合来去除环境中的污染物残留。制备的新型磁性壳聚糖复合微球吸附剂通过吸附溶液中的抗生素来检验其吸附性能。

发明内容

以FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O为原料，通过共沉淀法制备纳米Fe₃O₄，然后以戊二醛为交联剂，Fe₃O₄、高岭土和壳聚糖为原料，采用乳化交联法合成新型磁性壳聚糖复合微球吸附剂，并用于水环境中盐酸环丙沙星的分离。该吸附剂对盐酸环丙沙星具有较高的吸附容量和快速的磁分离能力，重复使用次数多的优点。

本发明的技术方案如下：

一种新型磁性壳聚糖复合微球吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：

(1) 纳米Fe₃O₄的合成；

一定质量的FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O加入到蒸馏水中，接着在N₂保护下机械搅拌5-10分钟后获得稳定的溶液，随后升温至80℃，逐滴加入浓氨水，调节溶液的pH值为10-11，剧烈搅拌下反应0.5-1.0 h，将黑色产物用Nd-Fe-B永久磁铁分离，产物用蒸馏水充分洗涤至中性，50-60℃真空干燥研磨后获得纳米Fe₃O₄；

 (2) 新型磁性壳聚糖复合微球吸附剂的制备；

一定质量的壳聚糖加入到质量浓度为2 %的乙酸溶液中，在机械搅拌下形成稳定的溶液，一定质量的Fe₃O₄和高岭土加入到上述溶液中，机械搅拌2 h；一定质量的液体石蜡和司班-80加入到上述混合溶液，40℃下搅拌1 h，接着一定质量的25 %戊二醛溶液逐滴加入到混合液反应系统中，60℃下继续搅拌1 h，外加Nd-Fe-B永久磁场分离，用异丙醇、石油醚和蒸馏水各洗涤3次，60℃真空干燥获得新型磁性壳聚糖复合微球吸附剂。

其中步骤（1）中FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O的物质的量之比为2：1；蒸馏水的加入量为FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O总质量的15-20倍。