[发明专利]一种基于改性魔芋葡甘聚糖的吸附材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于改性魔芋葡甘聚糖的吸附材料的制备方法，其特征是：将魔芋葡甘聚糖浸泡于有机小分子溶胀溶剂和水的混合溶液中，进行溶胀2—24小时，然后真空抽滤，固体物用有机小分子溶剂洗涤除去残留的水分；将溶胀后的魔芋葡甘聚糖加入到用有机小分子溶剂溶解的具有孤电子对或/和游离电子的杂环或芳香衍生物中，在催化剂存在下、于50℃—120℃的温度搅拌反应1—72小时，然后将反应后物料用沉淀溶剂沉淀后过滤，固体物经洗涤、干燥，即制得改性魔芋葡甘聚糖粉末。采用本发明，改性魔芋葡甘聚糖具有吸附重金属离子的特性，可广泛用于矿业、化工、核工业等所产生的重金属离子和放射性核素废水等的处理。

技术领域

本发明属于葡甘聚糖衍生物的制备方法，涉及一种基于改性魔芋葡甘聚糖的吸附材料的制备方法。本发明方法制备的改性魔芋葡甘聚糖作为吸附材料、特别适用于重金属(包括多数稀土金属元素和放射性核素)废水的处理。

背景技术

重金属(包括多数稀土金属元素和放射性元素)废水主要来源于矿业、电镀业、化工及核工业等，此类行业产生的含重金属包括多数稀土金属元素和放射性核素的废水如果排入天然水体系，不仅对水生物构成威胁，而且可能通过沉淀、吸附及食物链富集而大量积聚，严重破坏生态系统，并最终危害人类健康。

重金属包括多数稀土金属元素和放射性核素，具有生物富集性。水生生物在体内富集的重金属和放射性核素浓度可达到周围环境介质中浓度的数百至数万倍，沿食物链逐级转移，同时在生物内脏长期积累，达到一定程度后出现毒性；更有甚者，富含的放射性组份会导致生物基因发生变异，随着时间的积累最终会导致生物突变等难以估量的恶果。因此，微量重金属和放射性核素即具有潜在的危险性；当金属离子和放射性核素被生物体吸收后，除以离子存在外，还可与生物体内的蛋白质、核酸及磷酸结合，形成有机或无机络合物；而重金属离子和放射性核素及其化合物的毒性，一般都是通过与生物机体中活性成分的结合而发挥作用的，与生物体结合作用越强，则毒性越强。特别是微量、低放射性核素浸入生物体引起的内照射伤害越来越受到人们的关注。需要从废水中去除或回收重金属包括多数稀土金属元素和放射性核素的另一个原因，是因为某些金属和放射性核素具有工艺重要性或者具有战略意义，因而具有较高的回收利用价值。

现有技术中，国内外对重金属包括多数稀土金属元素和放射性核素废水的处理仍不够完善，远不能达到对环境及生物体没有危害的程度。这是由于目前重金属包括多数稀土金属元素和放射性核素废水无论采用何种方法都不能使其中的重金属和放射性核素分解破坏，仅能转移其存在的位置。例如化学沉淀处理，废水中的重金属和放射性核素从溶解的离子状态转变为难容性化合物而沉淀转入污泥中。因此，若只注意废水本身的处理，而忽视处理后的无害化处理，任其流失于环境中，就会造成二次污染。吸附法是回收废水中微量重金属包括多数稀土金属元素和放射性核素的最有效方法，并具有适应范围广、处理效果好、可回收有用的重金属和放射性核素以及吸附材料可重复使用等优点，已有的吸附材料包括矿物质、无机盐、活性炭、合成树脂等；国内外广泛使用的吸附剂是活性炭，虽然活性炭能够吸附许多化学物质，但对重金属离子和放射性核素的吸附容量小，一般只有30-40mg/g，而且再生困难及其价格昂贵都是巨大的难题；离子交换树脂吸附容量较高，但只对某些特定的吸附离子具有吸附能力，而且再生困难，价格高；天然沸石和粘土的价格便宜，但对重金属离子和放射性核素的吸附容量低，一般小于10mg/g。为此，许多研究者致力于新型吸附材料的研究与开发，近年来对天然生物质材料用于水体系中重金属和放射性核素的吸附已有许多研究报道，但是这些物质的吸附能力不强或工业应用有缺陷等问题。

魔芋葡甘聚糖是一种天然高分子多糖，其分子中包括葡萄糖残基和甘露糖残基两个主要组份，以β-1,4-糖苷键连接，同时在甘露糖残基的三位碳上还存在短支链结构，而在六位碳上还存在少量乙酰基，这些乙酰基的存在控制了分子水溶性的大小。魔芋葡甘聚糖具有亲水性、凝胶性、成膜性等多种特性和一些特殊的生理功能，可广泛用于环保、食品、医药、化工及生物领域；作为一种可再生天然资源来源充足、可生物降解、具有化学可修饰官能团；具有一定的金属离子络合能力。

发明内容