[发明专利]一种用细菌纤维素球制备磁性金属吸附材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性金属吸附材料的制备方法，具体涉及一种用细菌纤维素球制备磁性金属吸附材料的方法。

背景技术

细菌纤维素是微生物在一定条件下发酵产生的柔性天然高分子材料，其纤维素含量高达99％，孔隙率高，比表面积大，持水性高，且具有三维纳米网络结构，在吸附材料制备的领域有广泛的应用前景。细菌纤维素的发酵方式有动态培养和静态培养两种。静态培养条件下，细菌纤维素在液体培养基表面形成凝胶状膜；在动态培养的条件下，细菌纤维素以星形、球状等凝胶颗粒的形式分散在液体培养基里。动态培养的细菌纤维素凝胶颗粒具有更大的比表面积和孔隙率，更小的结晶度，且通过控制动态发酵条件，可以形成直径可以调控的球状凝胶颗粒，这种细菌纤维素球可以用于制备金属吸附材料。

回收困难是金属吸附材料常见的问题，磁场分离技术是有效的解决方法之一。专利ZL201010240130.4采用在纤维素发酵过程中添加磁性纳米粒子的方法合成磁性细菌纤维素球金属吸附材料，实现了磁场分离技术，但纯纤维素材料的金属吸附性能有限，且磁性纳米颗粒的价格较为昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有金属吸附材料性能不佳，且成本较高的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用细菌纤维素球制备磁性金属吸附材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：发酵细菌纤维素球(spherical bacterial cellulose：简称SBC)：将木醋杆菌种子液接种于液体培养基中，进行动态培养；将制得的细菌纤维素球浸入氢氧化钠溶液中洗涤，去除残余菌体和培养基，再用去离子水洗涤至pH值呈中性；

步骤2)：用2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(TEMPO)氧化体系对细菌纤维素球进行选择性氧化，制得氧化细菌纤维素球(oxidized spherical bacterial cellulose：简称OSBC)；

步骤3)：将步骤2)制得的氧化细菌纤维素球浸没于含有Fe²⁺、Fe³⁺的混合溶液中，使其充分吸收铁离子；

步骤4)：用去离子水洗涤吸附铁离子后的氧化细菌纤维素球，并将其浸没于氢氧化钠溶液中，即可制得湿态磁性氧化细菌纤维素球(magnetic oxidized spherical bacterial cellulose：简称MOSBC)金属吸附材料。

优选地，所述步骤1)中木醋杆菌种子液由木醋杆菌于30-32℃无菌条件下接种预先在液体培养基中培养48-72h制得；所述液体培养基内含有果糖50g/L，蛋白胨5g/L，酵母膏5g/L，磷酸一氢钠2.6g/L及无水柠檬酸1.15g/L。

优选地，所述步骤1)中动态培养的具体参数为：木醋杆菌种子液与液体培养基的总体积为容器容积的30-70％，速度为125rpm-200rpm，温度为30-32℃，发酵时间为72-168h。

优选地，所述步骤1)中氢氧化钠溶液的浓度为0.1mol/L，洗涤的具体参数为：在80℃下洗涤2h。

优选地，所述步骤2)中选择性氧化具体为：将细菌纤维素球浸入TEMPO氧化体系中，常温下反应8-10小时，在反应过程中体系的pH值控制在10.5-11.0，反应结束后加入乙醇终止反应，洗涤氧化后得到的氧化细菌纤维素球直至没有氯离子残留(洗涤后的水遇到硝酸银溶液不产生白色沉淀表明已无氯离子残留)；TEMPO氧化体系各原料的用量为：每克纤维素(干重)，TEMPO的用量为2-3mg，溴化钠的用量为20-30mg，次氯酸钠的用量为6-8mmol，加水量为50mL。

优选地，所述步骤3)中混合溶液含有0.25mol/L Fe²⁺及0.5mol/LFe³⁺；每升混合溶液加入1-3mL质量浓度为10％的盐酸羟胺溶液(防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺)；氧化细菌纤维素球的浸泡时间为30分钟-2小时。

优选地，所述步骤4)中氢氧化钠溶液的浓度为1-1.5mol/L，浸泡时间为2-4小时。

优选地，所述步骤4)制得的湿态磁性氧化细菌纤维素球干燥后可以得到磁性氧化细菌纤维素气凝胶，其同样可以用于金属吸附。

更优选地，所述干燥的方法为冷冻干燥、液氮冷冻干燥或超临界二氧化碳干燥。