[发明专利]壳聚糖/纳米氧化纤维素/纳米季铵盐纤维素醚共混膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种吸附重金属盐的壳聚糖/纳米氧化纤维素/纳米季铵盐纤维素醚共混膜的制备方法，该方法以壳聚糖和微晶纤维素为主要原料，通过超声波协同哌啶氮氧化物自由基／共氧化体系方法选择性氧化微晶纤维素，制得纳米氧化微晶纤维素，同时利用阳离子醚化剂与微晶纤维素在超声波水浴中进行醚化反应，制得纳米阳离子微晶纤维素醚，上述两种纳米改性纤维素与醋酸溶液、壳聚糖和甘油混合，碱中和，凝胶成形，干燥，得壳聚糖/纳米改性纤维素共混膜。通过该方法制得的凝胶膜呈透明片状，对CuSO₄、ZnSO₄、Pb(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃等重金属离子及其阴离子均具有较高的吸附能力。

主权项

1.一种壳聚糖/纳米氧化纤维素/纳米季铵盐纤维素醚共混膜的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：①采用超声波协同哌啶氮氧化物自由基／共氧体系，对微晶纤维素进行选择性氧化处理，产物通过调整pH值、离心分级分离、透析袋浸泡洗涤和冷冻干燥，制得纳米氧化纤维素；②以2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵和3‑氯‑2‑羟基丙基三甲基氯化铵为醚化剂，采用超声波协同碱性季铵盐醚化反应，对微晶纤维素进行改性，产物通过调整pH值、离心分级分离、透析袋浸泡洗涤和冷冻干燥，制得纳米季铵盐纤维素醚；③将醋酸溶液与步骤①的纳米氧化纤维素、步骤②的纳米季铵盐纤维素醚按比例混合，继而加入壳聚糖和甘油，待壳聚糖完全溶解后，滴加氢氧化钠溶液调节体系至中性，用去离子水反复清洗凝胶状产物，取一定量的洗净凝胶均匀涂抹于玻璃板上，干燥，得到薄片状壳聚糖/纳米氧化纤维素/纳米季铵盐纤维素醚共混膜；上述方法的具体操作如下：①在干燥的微晶纤维素中加入含有4‑氨基‑2,2,6,6‑四甲基哌啶‑1‑氧自由基和溴化钠的去离子水，两种药品用量与绝干微晶纤维素之比分别为0.1mmol︰1g～1.00mmol︰1g和1.0mmol︰1g～10.0mmol︰1g，去离子用量与绝干微晶纤维素之比为50mL︰1g～200mL︰1g，然后在25～75℃下添加质量百分比浓度为8％～12％的次氯酸钠溶液，次氯酸钠用量与绝干微晶纤维素之比为1mmol︰1g～20.0mmol︰1g，反应体系中滴加0.1mol/L～1.0 mol/L氢氧化钠至pH为9.0～11.0，在超声波水浴中反应24～240h，其中超声波输出功率300w~1200w，超声波每隔5min~30min作用1min~10min；反应后，样品混合均匀，通过5000～10000rpm离心10～30min，收集上层液体，装入透析分子量为500～5000的透析袋，浸泡于去离子水中，通过更换去离子水，样品透析洗涤至净，冷冻干燥，得到纳米氧化纤维素；②在干燥的微晶纤维素中加入氢氧化钠固体，两者分散均匀，继续加入含有2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵和3‑氯‑2‑羟基丙基三甲基氯化铵的去离子水，再次分散均匀，放置于超声波水浴中在30～90℃下反应1～12h，其中，2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵与3‑氯‑2‑羟基丙基三甲基氯化铵的质量比为0:1～1:0，醚化剂总量与绝干微晶纤维素质量比为1.0～100.0％，氢氧化钠质量与醚化剂总质量比为1︰1～10︰1，反应体系中水的总质量与反应物总质量比为30～90％，超声波输出功率300w～1200w，超声波每隔5min～30min作用1min～10min；反应结束后，向反应体系中滴加质量百分比浓度0.5～20.0％硫酸溶液至中性，继而加入去离子水，混合均匀后，样品通过5000～10000rpm离心10～30min，收集上层液体，装入透析分子量为500～5000的透析袋，浸泡于去离子水中，通过更换去离子水，样品透析洗涤至净，冷冻干燥，得到纳米季铵盐纤维素醚；③将0.05mol/L～1.5mol/L的醋酸溶液与步骤①中的纳米氧化纤维素和步骤②中的纳米季铵盐纤维素醚按比例混合均匀，其中纳米氧化纤维素在醋酸溶液中的质量百分比为0.5～2.5％，纳米氧化纤维素与纳米季铵盐纤维素醚的质量比为1:10～10:1，继而加入壳聚糖和甘油，其中壳聚糖在醋酸溶液中质量百分比为5～20%，甘油与醋酸溶液的体积比mL:mL为0.11～1:1，搅拌至壳聚糖完全溶解，滴加0.5mol/L～5mol/L的氢氧化钠调节至中性，此时，体系由液态转变为凝胶状，去离子水反复清洗至凝胶中无盐分，取洗净凝胶均匀涂抹于玻璃板上，冷冻干燥，得到薄片状壳聚糖/纳米氧化纤维素/纳米季铵盐纤维素醚共混膜。