[发明专利]一种κ-卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种κ‑卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球的制备方法，属于废水处理领域。将κ‑卡拉胶、氧化石墨烯和水混合，得到凝胶；将得到的凝胶滴加到氯化钙溶液中成球，得到κ‑卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球。本发明将氧化石墨烯包封于κ‑卡拉胶凝胶球中，制得了κ‑卡拉胶/氧化石墨烯凝胶球。由于氧化石墨烯和κ‑卡拉胶的相互交联和堆积，κ‑卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球形成了致密的孔结构，孔增加了材料的吸附面积，且凝胶球的内部有很多孔和褶皱，掺杂了氧化石墨烯的凝胶球孔径比纯卡拉胶凝胶小球的孔径小，褶皱密集，孔和密集的褶皱为吸附有机染料提供了大的比表面积，提高了吸附量。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种κ-卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球及其制备方法和应用。

背景技术

每年，超过70万吨的有机染料被广泛应用于皮革、印染、纺织和塑料等工业领域。在使用染料的过程中大约有15％的有机染料被排放到环境中，因此产生了大量的工业废水。并且，这些有机染料大多是有毒、不可降解的，会对生物体产生危害。因此将污染物从环境水体中去除是一项具有重要意义的研究课题。

作为生物高分子，天然多糖由连接在长链上的大量糖原环组成，其大多分布在植物、真菌中，同时，由于其分布广泛、价格低廉、环境友好、无毒等，使其在食品、医药、生物、环境等领域具有广泛的应用。多糖中的长链与丰富的羟基使其具有良好的吸附应用潜力，多种天然多糖类吸附剂目前已经得到了研究。卡拉胶是从某些种类的红藻中萃取得到的硫酸酯化多糖高分子聚合物。卡拉胶因其结构中的硫酸盐基团含量和位置的不同，可分为7种，其中以κ-卡拉胶最为常见，应用也最广泛。κ-卡拉胶主要从麒麟菜属藻类植物中提取，它由重复的α(1→3)-D-半乳糖-4-硫酸盐和β(1→4)-3,6-脱水-D-半乳糖二糖单元所组成。由于κ-卡拉胶含有丰富的羟基和磺酸基团，可以用于吸附水中的阳离子有机染料。现有技术中，如罗文超等以竹笋下脚料为原料提取纤维素并进行改性后，添加κ-卡拉胶并在环氧氯丙烷交联下制备得到竹笋复合水凝胶(参见《改性竹笋纤维水凝胶的制备与表征及其对亚甲基蓝吸附性能研究》,罗文超等,现代食品科技,2015,31(3):165～171)，但是存在对染料吸附容量低的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种κ-卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球及其制备方法和在废水吸附中的应用。采用本发明提供的制备方法得到的κ-卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球具有致密的孔结构，提高了吸附容量。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种κ-卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球的制备方法，包括以下步骤：

(1)将κ-卡拉胶、氧化石墨烯和水混合，得到凝胶，所述凝胶中κ-卡拉胶质量浓度为0.5％～1.5％；

(2)将所述步骤(1)得到的凝胶滴加到氯化钙溶液中成球，得到κ-卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球。

优选地，所述步骤(1)中κ-卡拉胶的质量、氧化石墨烯的质量和水的体积比为0.5g:0.1～0.3g:35～100mL。

优选地，所述κ-卡拉胶的质量、氧化石墨烯的质量和水的体积比为0.5g:0.1～0.3g:50mL。

优选地，所述步骤(2)中氯化钙溶液的浓度为0.5mol/L。

优选地，所述步骤(2)中凝胶与氯化钙溶液的用量比为1g:5mL～3g:50mL。

优选地，所述步骤(2)中成球后还包括：将得到的成球体系依次固化和水洗，得到κ-卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法得到的κ-卡拉胶/氧化石墨烯凝胶小球，包括κ-卡拉胶和包封在所述κ-卡拉胶中的氧化石墨烯。

优选地，所述κ-卡拉胶与氧化石墨烯的质量比为5：1～3；