[发明专利]一种将竹笋下脚料进行改性制备复合水凝胶的方法及其应用

摘要

本发明提供一种将竹笋下脚料进行改性制备复合水凝胶的方法及其应用，所述吸附材料由竹笋下脚料提取纤维素后用氯乙酸钠进行改性后进行环氧氯丙烷交联，之后反相悬浮聚合，最后进行冷冻干燥而成。本们发明制备出水凝胶珠并将其作为一种生物吸附剂，以亚甲基蓝为染料模型分子，研究其对亚甲基蓝的吸附效果，为该水凝胶的吸附与缓释奠定理论基础。本发明利用竹笋加工废弃下脚料制备新型复合水凝胶，原料来源丰富、成本低廉，能实现废物利用，推动循环经济，所制备的水凝胶可以应用于染料废水的吸附，以及模型药物的吸附与缓释，减少竹笋下脚料随意丢弃对环境的污染，能在推动生态资源绿色发展中起到一定作用。

主权项

一种将竹笋下脚料进行改性制备复合水凝胶的方法，其特征在于，所述复合水凝胶由竹笋下脚料提取纤维素后用氯乙酸钠进行改性后，再进行环氧氯丙烷交联，之后反相悬浮聚合，最后进行冷冻干燥而成，具体步骤为：     （1）竹笋下脚料经洗涤，烘箱干燥12‑16h，干燥温度为70‑80℃或者在阳光下晒干，干燥之后剪成小块状，之后经粉碎机粉碎过80目筛，得到竹笋渣粉末备用；    （2）竹笋下脚料渣粉末按照料水质量比1:20‑1:25的比例加入蒸馏水，在65‑80℃条件下进行杀青处理2h‑2.5h钝化竹笋活性酶类，之后用质量分数10%‑15%的冰醋酸调节溶液pH在3.8‑4.0，调节完毕后，加入亚氯酸钠进行漂白处理，在75‑80℃条件下进行漂白处理，以去除竹笋下脚料中的木质素；（3）漂白完毕后，过滤溶液，取不溶性絮状物质，并用蒸馏水洗涤至滤液无色，最后使用质量分数85%‑95%乙醇进行醇洗，最后于50‑70℃烘箱进行干燥处理16‑20h，得到预处理竹笋纤维；（4）将干燥过后的预处理竹笋纤维进行粉碎，过80目筛，按照料液比1：15‑1:20 g/ml加入到氢氧化钾水溶液搅拌碱化12h‑20h，洗涤，放入烘箱于50‑70℃下处理16‑20h，干燥得到脱半纤维素后竹笋纤维素；    （5）将干燥的脱半纤维素后竹笋纤维素进行粉碎，粉碎之后过80目筛；    （6）改性工艺如下：准确称量10‑12g步骤（5）得到的脱半纤维素后竹笋纤维素，加入反应器中，之后加入蒸馏水和异丙醇，再加入80‑100ul的质量分数为30%‑35%双氧水后，进行摇匀，摇匀之后加入质量分数为40%‑50%NaOH溶液16‑20ml，进行碱化处理，碱化时间为2‑3h，得到碱化竹笋纤维素；    （7）改性阶段，向碱化竹笋纤维素中加入氯乙酸钠溶液，开始梯度升温醚化，反应液在磁力搅拌条件下于室温处理30‑50min，之后转移至摇床进行40‑45℃震荡水浴30‑40min，之后进行55‑60℃震荡水浴30‑40min，再进行75‑80℃高温处理80‑90min；    （8）反应完毕后恢复室温，再次加入6ml质量分数为50%NaOH溶液进行二次碱化，碱化时间为30min，碱化完毕后进行二次醚化，醚化具体工艺和温度参数同（7）中一致；    （9）待醚化完毕后，冷却到室温后弃去上清，待下层球状粘稠物冷却后倒入300‑500ml甲醇处理，摇床室温震荡30‑40min，静置分层后倒掉上层醇液，再次加入300‑500ml甲醇后震荡后静置过夜后用冰醋酸调节至中性后搅拌后静置倒掉上层醇液，进行乙醇洗涤，清洗完毕后过滤掉乙醇，于45‑50℃下干燥沉淀物，即得到改性之后的羧甲基化竹笋纤维素；    （10）制备改性竹笋纤维素/κ‑卡拉胶复合水凝胶珠的工艺：配制0.05‑0.07（g/ml）的改性之后的羧甲基化竹笋纤维素/κ‑卡拉胶复合溶液 50‑60ml，其中改性之后的羧甲基化竹笋纤维素与κ‑卡拉胶的质量比为8:2‑7:3，之后再加入 2.5g‑3g 氢氧化钠进行碱化处理和6‑10ml环氧氯丙烷（ECH）进行交联，待其在磁力搅拌上搅拌均匀后，将其进行超声脱泡处理，得到混合物胶液；    （11）超声完毕后，将25ml‑30ml混合物胶液迅速滴入正在磁力搅拌器搅拌的装有液体石蜡的反应器中，并且滴加过程中磁力搅拌器保持1000‑1200rpm防止胶液在液体石蜡中自动粘合，待稳定后，调节磁力搅拌器转速为700‑800rpm；（12）在室温下，在700‑800rpm下以恒定的速率搅拌，反应 36‑48h 后，回收液体石蜡，得到水凝胶，使用去离子水和85‑95%乙醇分别对制备出的水凝胶进行洗涤，去除未反应完的交联剂和反应原料；（13）将制备出的水凝胶放入冰箱冷冻12‑16h，放入冻干机上进行冷冻真空干燥，得到所述改性竹笋纤维素复合水凝胶，得到其直径为2‑3mm，无色透明的改性竹笋纤维素/κ‑卡拉胶复合水凝胶珠，即复合水凝胶。