[发明专利]一种锂离子印迹交联壳聚糖多孔微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子印迹交联壳聚糖多孔微球的制备方法，该方法包括：以乙酸和壳聚糖粉末形成的水溶胶为分散相，氢氧化钠溶液为连续相，经过物理交联形成壳聚糖凝胶珠；以壳聚糖凝胶珠为载体，锂离子作为模板离子，以对叔丁基苯酚为功能单体进行接枝改性，以环氧氯丙烷为交联剂，通过盐酸洗脱锂离子，制备锂离子印迹交联壳聚糖多孔微球。本发明制备的多孔微球对锂离子具有较高的吸附能力和识别能力，且吸附再生性能良好，操作简单易行。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，尤其涉及一种锂离子印迹交联壳聚糖多孔微球的制备方法。

背景技术

金属锂及其合金和化合物在能源、化工、军事等众多领域中具有广泛的应用，包括陶瓷、玻璃制造、冶金和催化剂合成等。由于锂的比能量和比功率较高，因此被广泛应用于新型环保锂电池材料中；此外，锂基脂因其耐高温、抗高压、难氧化的特点，在润滑脂行业中占比达50％以上；对于狂躁症患者，含有锂离子的药物能对其躁动有一定的抑制作用，对癫狂病有临床疗效。因锂产生的毒害小，不易产生污染，因此许多含锂废水未经回收而直接排放，导致锂资源的大量流失。盐湖卤水中的锂资源是我国今后发展锂盐工业的重要资源基础，而在大量离子的干扰下，如何从中专一富集锂资源的吸附技术显得尤为重要。

壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有较好的生物降解性，无害性及生物相容性。壳聚糖是甲壳素的脱酰产物，其分子中含有大量的氨基和羟基，可通过离子键和氢键与金属离子鳌合形成网状结构的笼状分子，对某些重金属具起到一定的吸附作用，而对于锂这类碱土金属离子的吸附效果不佳，因此可在壳聚糖分子支链上接枝功能单体来提高其选择吸附性，增加其吸附位点。此外，为克服壳聚糖在酸性介质中溶解、软化和流失等缺点，可通过交联法改善其机械性能和酸溶性，增强分子稳定性，并加入适量的致孔剂可形成壳聚糖多孔微球，以提高一定的吸附能力。

发明内容

本发明提供了一种锂离子印迹交联壳聚糖多孔微球的制备方法，该方法制得的多孔微球对锂离子具有高效的选择吸附能力。

具体技术方案如下：

一种锂离子印迹交联壳聚糖多孔微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)用乙酸水溶液溶解壳聚糖粉末，再加入致孔剂，混合后得到乙酸-壳聚糖溶液；

(2)以氢氧化钠水溶液为连续相，乙酸-壳聚糖溶液为分散相，将分散相缓慢滴入连续相中，浸泡固化后，形成壳聚糖多孔凝胶珠；

(3)将步骤(2)的壳聚糖多孔凝胶珠分散于去离子水中，再加入甲醛，进行羟基化反应；再在氮气保护下，向溶液中加入对叔丁基苯酚和氢氧化钠，进行接枝改性，得到改性壳聚糖多孔凝胶珠；

(4)将步骤(3)的改性壳聚糖多孔凝胶珠与过量的锂离子溶液混合，进行印迹反应；再向溶液中加入环氧氯丙烷进行交联反应，得到改性壳聚糖金属配合物预交联多孔微球；

(5)对步骤(4)的改性壳聚糖金属配合物预交联多孔微球进行Li⁺洗脱，水洗至中性，冷冻干燥后，得到锂离子印迹交联壳聚糖多孔微球。

进一步地，步骤(1)中，所述壳聚糖的分子量为3万～100万，脱乙酰度为70％～100％。

进一步地，步骤(1)的乙酸-壳聚糖溶液中，乙酸的浓度为1～5wt％，壳聚糖的浓度为1～4wt％；致孔剂为聚乙二醇，浓度为1～2wt％。

进一步地，步骤(2)中，乙酸-壳聚糖溶液与氢氧化钠水溶液的体积比为1:2，氢氧化钠的浓度为5～8wt％；浸泡固化的时间为3～5h。

进一步地，步骤(2)中，乙酸-壳聚糖溶液滴入氢氧化钠水溶液中的具体方法为：用针管取乙酸-壳聚糖溶液，调节针头与氢氧化钠液面距离为15cm，注射泵以30～35滴/min的速度滴入到氢氧化钠水溶液中。