一种金属离子印迹交联壳聚糖多孔球状吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括： 将处于溶液状态下的壳聚糖与金属离子形成配合物，将所述配合物制成直径为１．０～１０．０ｍｍ的微球，使制得的所述微球在水溶液中进行预交联反应，然后进行交联反应，交联反应后去除印迹用的金属离子及预交联剂，即得到金属离子印迹交联壳聚糖多孔微球吸附剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种吸附剂的制备技术，尤其涉及一种金属离子印迹交联壳 聚糖多孔微球吸附剂的制备方法及该吸附剂的应用。
技术介绍
矿山开采、钢铁制造、有色金属冶炼、机械制造、化工、电子、仪表等 工业中许多生产过程中产生的含重金属离子(镉、铬、铜、汞、钴、镍等) 的废水是对水环境污染的重金属离子主要污染源。如果用含重金属离子的废 水和污泥进行农田灌溉和施肥，不仅使土壤受到污染，同时会进一步污染水 体，造成重金属离子在农作物和水生生物中的富集和积蓄，通过食物链对人 体造成严重危害。由于重金属离子在其产生的源头未能有效分离回收，目前 重金属离子已经导致某些地域的土壤和水体在一定程度上被污染，进而造成 农作物及水生生物的重金属含量超标。因此能够对溶液重金属离子有高效分 离功能的材料的开发不仅是是资源循环利用的有效方式，也是为环境污染治 理所紧迫需要。吸附法广泛应用于含重金属离子污水的处理，主要吸附剂品种包括分 子筛、粘土等各种无机吸附剂；以交联聚苯乙蹄微球及改性聚苯乙烯微球为 代表的有机吸附剂；对无机吸附材料表面进行有机化改性的无机-有机复合吸 附剂。但就目前的吸附剂品种来说，仍然存在饱和吸附容量小从而导致处理 能力较低、对不同金属离子的选择性吸附能力低、对重金属离子浓度较低的 废水处理效果不理想、重金属离子回收困难、再生效果不佳、存在二次污 染、废弃后生物降解能力差等不足。 壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，含有大量的活性羟基及氨基，对重金属 离子有高效的吸附选择性。以壳聚糖为基质制备吸附剂具有原料丰富、吸附 选择性高、可生物降解、无毒及生物相容性良好等优点，在各领域的重金属 废水处理方面具有广阔的应用前景。但由于壳聚糖在酸性条件下易溶解流失，不利于重复使用及重金属离子 的回收，因此常采用化学交联的方法制备壳聚糖基吸附剂。通过醛基、环氧 基等官能团与壳聚糖分子结构中的胺基、羟基发生反应实现壳聚糖的交联是 目前最常用的壳聚糖交联方法，但由于交联反应消耗了大量活性胺基和羟 基，导致交联壳聚糖对重金属离子的吸附能力显著降低。采用曱醛与胺基反 应生成西弗碱，再用环氧氯丙烷、戊二醛等交联剂交联，最后通过稀酸将西 弗碱还原为胺基，能够得到高胺基含量的交联壳聚糖。但由于壳聚糖对金属 离子的吸附能力源于胺基及羟基对金属离子的配位能力，这对胺基和羟基活 性官能团的空间位置有特定要求，从而导致即使高胺基含量却不意味着对重 金属离子有较高的选择吸附能力。将壳聚糖与金属离子反应形成配合物，经 交联并脱除金属离子形成"模板"，该种吸附剂对"模板"金属离子有较高 的吸附容量。壳聚糖与金属离子的配合物中，胺基和羟基与金属离子间形成 配位键，配位键不仅存在方向性和饱和性，由于配位一睫作用下的胺基或羟基 官能团之间及其与金属离子之间的距离较大，胺基或羟基仍然具有反应活 性，可以与后期引入的交联剂发生反应，而丧失对金属离子的配位吸附能 力。因此，金属离子的预配位虽然能在一定程度上提高交联壳聚糖对金属离 子的吸附能力，仍不能令人满意。另外，作为污水处理的吸附剂材料，以球 形最有利于减少流动阻力，提高水的流动速度，但目前所见报道的壳聚糖微球尺寸多在50微米以下，肉眼观察为粉末状态，对水的流动阻力仍然相当 大，影响污水处理速度。
技术实现思路
本专利技术实施方式提供一种金属离子印迹交联壳聚糖多孔微球吸附剂的制 备方法及应用，目的在于解决现有交联壳聚糖对重金属离子吸附能力低、外 形尺寸细小的问题，制备一种对重金属离子具有高效选择分离功能的大尺寸 高比表面积球形吸附剂材料。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术实施方式提供一种金属离子印迹交联壳聚糖多孔球状吸附剂的制 备方法，该方法包括将处于溶液状态下的壳聚糖与金属离子形成配合物，将所述配合物制成 直径为1. 0 ~ 10. Omm的微球，使制得的所述微球在水溶液中进行预交联反应， 然后进行交联反应，交联反应后去除印迹用的金属离子及预交联剂，即得到 金属离子印迹交联壳聚糖多孔微球吸附剂。所述方法进一步包括(1) 以l ~ 8% (wt%)的醋酸水溶液为溶剂，以金属盐、壳聚糖为溶质，配 制浓度为10 60g/L的壳聚糖溶液，在40 8(TC的温度下搅拌1 6小时，制得 壳聚糖金属配合物溶液；(2) 将上述(1)中制得的所述壳聚糖金属配合物溶液与碱性凝固液接触，制 备直径为l. 0 ~ 10. Omm的壳聚糖金属配合物微球；(3) 将上述(2)中制得的所述壳聚糖金属配合物微球与预交联剂进行预交联反应，得到壳聚糖金属配合物预交联微球；(4) 将上述(3)中制得的所述壳聚糖金属配合物预交联微球与交联剂反应，得到壳聚糖金属配合物交联微球；(5) 将上述(4)中制得的所述壳聚糖金属配合物交联微球用酸性溶液浸渍， 去除印迹用的金属离子及预交联剂，即得到金属离子印迹交联壳聚糖多孔微 ^求p及附剂。所述方法具体包括(l)以l ~ 8% (wt%)的醋酸水溶液为溶剂，以金属盐、壳聚糖为溶质，配制浓度为10~ 60g/L的壳聚糖溶液,在40 8(TC的温度下搅拌1 6小时，得到 壳聚糖金属配合物溶液；(2) 将上述(1)中制得的所述壳聚糖金属配合物溶液置于液面上方5 ~ 50cm处 的滴液漏斗中，以20 ~ 120滴/分钟的速度向浓度为0. 1 ~ 1 mol/L的NaOH溶液 中滴加，制成直径为l. 0 ~ 10. 0 mm的微球，水浸泡沖洗至中性得到壳聚糖金 属配合物微球；(3) 将上述(2)中制得的所述壳聚糖金属配合物微球分散于50 ~ 200ml去离子 水中，加入与壳聚糖结构单元物质的量之比为2: 1-10: l的曱醛溶液，在 20 ~ 80 。C的温度下震荡反应l ~ IO小时，得到壳聚糖金属配合物预交联微球；H)调节所述壳聚糖金属配合物预交联微球所在溶液的pH值至8 ~ 11,并保 持恒定，加入与壳聚糖结构单元物质的量之比为l: 1~6: l的环氧氯丙烷， 在3Q 8(TC的温度下搅拌l-6小时，过滤，水洗至中性得到壳聚糖金属配合 物交联省^求；(5)将上述(4)中制得的所述壳聚糖金属配合物交联微球分散于浓度为 lmol/L硫酸溶液中，在温度40 - 8(TC的振荡条件下浸渍处理5 ~ IO小时，过 滤、水洗至中性，冷冻干燥得到金属离子印迹交联壳聚糖多孔微球吸附剂。所述金属盐为氯化物、醋酸、硝酸、硫酸或硫代硫酸盐的中的任一种。所述金属离子为铜、钴、镍、隔、铬、锌、铅、银或铁中的任一种，金 属离子的用量为按每克壳聚糖加入4. 5 imioI。所述壳聚糖的粘均分子量为3万 IOO万。所述壳聚糖的粘均分子量为10万 80万；或者，所述壳聚糖的粘均分子 量为30 80万。所述壳聚糖的脱乙酰度为75%~ 100%。所述壳聚糖的脱乙酰度为80 100%;或者，所述壳聚糖的脱乙酰度为 90 - 100%;或者，所述壳聚糖的脱乙酰度为95~100%。本专利技术实施方式还提供一种上述中任一项所述方法制备的吸附剂在选择性分离溶液中重金属离子的应用。由上述本专利技术实施方式提供的技术方案可以看出，本专利技术实施方式中通 过金属离子印迹与曱醛预交联方法的联合运用，及与在碱性水溶液中凝固成球的工艺配合，制得直径为l. 0~ 10. 0 mm的金属离子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属离子印迹交联壳聚糖多孔球状吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括： 将处于溶液状态下的壳聚糖与金属离子形成配合物，将所述配合物制成直径为１．０～１０．０ｍｍ的微球，使制得的所述微球在水溶液中进行预交联反应，然后进行交联反应，交联反应后去除印迹用的金属离子及预交联剂，即得到金属离子印迹交联壳聚糖多孔微球吸附剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：石光，罗穗莲，张力，李国明，侯琼，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：81
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