一种多孔磁性羟基磷灰石微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多孔磁性羟基磷灰石微球的制备方法，属于多孔吸附材料制备技术领域。本发明专利技术先将明胶分散液预热，并将乳化剂溶解于白油中，再将预热后的明胶分散液缓慢滴加至溶解了乳化剂的白油中，待预热后的明胶分散液滴加完毕，冷却搅拌，过滤，干燥，得明胶微球；再将明胶微球分散于铁盐溶液中，再加入沉淀剂调节pH，并加入多巴胺，低温搅拌反应，制得一次包覆明胶微球；再将一次包覆明胶微球分散于水中，再加入纳米羟基磷灰石，随后于恒温搅拌状态下滴加硅酸酯，待滴加完毕后，继续恒温搅拌反应，过滤，洗涤和干燥，得二次包覆微球；随后将二次包覆微球炭化、高温反应后，用潮湿二氧化碳熏蒸，即得多孔磁性羟基磷灰石微球。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔磁性羟基磷灰石微球的制备方法
本专利技术公开了一种多孔磁性羟基磷灰石微球的制备方法，属于多孔吸附材料制备

技术介绍
在工业生产过程中，一般会产生废水、废气和固体废弃物（即“工业三废”），违规排放“工业三废”会对环境造成污染。“工业三废”中的一个重要组成部分即为工业废水，它是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，因此工业废水一般含有随水流失的工业生产原料、中间产物和产品。与城市生活污水相比，工业废水水质更加复杂，污染物含量更高，处理难度更大，这也给传统的废水处理方法和技术带来了巨大的挑战，因此研究和开发一系列处理不同工业废水的新方法和新技术已迫在眉睫。半导体光催化技术是近年来兴起的一种处理废水的新技术，采用该技术可以彻底降解废水中的有机污染物，并且不产生二次污染。同时，在采用该技术处理废水的过程中仅消耗光，因此它还具有反应设备简单和反应条件温和的优点。与传统物理处理法和化学处理法相比，半导体光催化技术具有一定的优势，在工业废水处理领域具有广阔的应用前景。羟基磷灰石是一种较常见的磷酸盐，目前在脊椎动物的骨骼、牙齿以及自然界的矿物中均有发现。具有独特的晶体结构和表面活性，因此具有较强的吸附能力，它可以通过离子吸附、离子交换和溶解-沉淀作用固定水体中的重金属离子，还能通过表面吸附作用去除水体中的有机污染物，因此它本身即为一种性能优良的水处理材料。此外，还是一种较常见的催化剂载体材料，在其表面负载不同活性成分可制备出众多应用于不同领域的催化剂。针对传统磁性羟基磷灰石在制备过程中以四氧化三铁为内核，羟基磷灰石为外壳，核壳之间结合力不足，容易导致产品在存放和使用过程中核壳之间发生剥离，导致产品吸附负载的物质流失，从而影响产品的吸附效果和使用效果的弊端。因此，如何改善传统多孔磁性羟基磷灰石微球的缺点，以获取更高综合性能的提升，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统磁性羟基磷灰石在制备过程中以四氧化三铁为内核，羟基磷灰石为外壳，核壳之间结合力不足，容易导致产品在存放和使用过程中核壳之间发生剥离，导致产品吸附负载的物质流失，从而影响产品的吸附效果和使用效果的弊端，提供了一种多孔磁性羟基磷灰石微球的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种多孔磁性羟基磷灰石微球的制备方法，具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取30～50份明胶分散液，8～10份乳化剂，40～60份白油，先将明胶分散液预热，并将乳化剂溶解于白油中，再将预热后的明胶分散液缓慢滴加至溶解了乳化剂的白油中，待预热后的明胶分散液滴加完毕，冷却搅拌，过滤，干燥，得明胶微球；（2）按质量比为1：5～1：10将明胶微球分散于铁盐溶液中，于温度为4～6℃条件下，再加入沉淀剂，调节铁盐溶液pH至8.0～8.5，并加入铁盐溶液质量1～2%的多巴胺，继续低温搅拌反应2～4h后，过滤，洗涤和干燥，得一次包覆明胶微球；（3）按重量份数计，依次取60～80份一次包覆明胶微球，20～30份硅酸酯，10～20份纳米羟基磷灰石，100～200份水，先将一次包覆明胶微球分散于水中，再加入纳米羟基磷灰石，随后于恒温搅拌状态下滴加硅酸酯，待滴加完毕后，继续恒温搅拌反应，过滤，洗涤和干燥，得二次包覆微球；（4）将所得二次包覆微球于惰性气体保护状态下，升温炭化，随后进一步升温至1500～1550℃，保温反应，得炭化料；（5）将炭化料于800～850℃条件下，于潮湿二氧化碳气体氛围中持续熏蒸4～6h后，出料，碱浸，洗涤，干燥，即得多孔磁性羟基磷灰石微球。步骤（1）所述明胶分散液是由明胶和水按质量比为1：8～1：10配制而成。步骤（1）所述乳化剂为乳化剂OP-10，吐温-60或斯潘-80中的任意一种。步骤（1）所述白油为40#白油、45#白油或50#白油中的任意一种。步骤（2）所述铁盐为硝酸铁、氯化铁或硫酸铁中的任意一种。步骤（2）所述沉淀剂为氨水或尿素中的任意一种。步骤（3）所述硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸丙酯中的任意一种。步骤（4）所述惰性气体为氮气、氦气或氩气中的任意一种。步骤（5）所述潮湿二氧化碳气体为含水率为3～5%的二氧化碳气体。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术技术方案首先以自制明胶微球作为内核，利用明胶分子结构中羟基、羧基等基团提供的良好吸附性能，吸附沉淀产生的氢氧化铁，且一旦有氢氧化铁晶核形成即可被明胶微球表面吸附，有效避免氢氧化铁晶核的进一步生长和团聚，使其尺寸保持在纳米级，从而在明胶微球表面形成一层均匀的纳米氢氧化铁包覆层，再配合多巴胺在弱碱性环境下，可在纳米氢氧化铁包覆层表面发生氧化自聚，从而提高氢氧化铁包覆层的吸附性能，有利于在后续步骤3处理过程中，吸附硅酸酯的水解产物，从而在氢氧化铁包覆层表面再固定一层纳米二氧化硅和纳米羟基磷灰石的复合体，在步骤4惰性气体保护状态下炭化过程中，多巴胺和内核明胶等有机质发生炭化，形成炭质骨架中间层和内核，而随着温度的进一步升高，炭质骨架中间层和内核中的炭质成分可与表面的二氧化硅层之间形成牢固的碳-硅化学键合，从而使羟基磷灰石外壳牢固锚固于内核表面，且炭质骨架具有良好的还原性能，可将氢氧化铁脱水形成的氧化铁在高温条件下还原为四氧化三铁内核，有效避免了产品在存放和使用过程中核壳之间的分离，使产品吸附性能和负载性能得以长期有效保持；（2）本专利技术技术方案通过在潮湿二氧化碳气氛中使高温条件下分解的羟基磷灰石发生再生，从而使产品的生物相容性得以有效保留，在后续碱浸过程中，残留二氧化硅可被溶解得以去除，从而保障了产品表面良好的孔隙率，使产品比表面积得以提升，且在后续负载吸附过程中，有效成分更容易渗透进入产品内部，提高了产品的吸附量。具体实施方式按质量比为1：8～1：10将等电点为7.0的明胶和水混合倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～20min后，于室温条件下静置溶胀6～8h，随后于温度为60～65℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌溶解30～40min，冷却，得明胶分散液，静置备用；按重量份数计，依次取30～50份明胶分散液，8～10份乳化剂，40～60份白油，先将明胶分散液预热至58～60℃，并将乳化剂溶解于盛有白油的三口烧瓶中，再将预热后的明胶分散液通过滴液漏斗以3～5mL/min速率缓慢滴加至溶解了乳化剂的白油中，待预热后的明胶分散液滴加完毕，将三口烧瓶移入冰水浴中，用搅拌器以300～500r/min转速冷却搅拌30～45min，再经过滤，得1号滤饼滤饼，并将所得1号滤饼真空冷冻干燥，得明胶微球；按质量比为1：5～1：10将明胶微球分散于质量分数为8～10%的铁盐溶液中，于温度为4～6℃，搅拌转速为300～500r/min条件下，再加入沉淀剂，调节铁盐溶液pH至8.0～8.5，并加入铁盐溶液质量1～2%的多巴胺，继续低温搅拌反应2～4h后，过滤，得2号滤饼，并用去离子水洗涤2号滤饼3～5次，再将洗涤后的2号滤饼转入真空冷冻干燥箱中干燥，得一次包覆明胶微球；按重量份数计，依次取60～80份一次包覆明胶微球，20～30份硅酸酯，10～20份纳米羟基磷灰石，100～200份水，先将一次包覆明胶微球和水加入反应釜中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔磁性羟基磷灰石微球的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取30～50份明胶分散液，8～10份乳化剂，40～60份白油，先将明胶分散液预热，并将乳化剂溶解于白油中，再将预热后的明胶分散液缓慢滴加至溶解了乳化剂的白油中，待预热后的明胶分散液滴加完毕，冷却搅拌，过滤，干燥，得明胶微球；（2）按质量比为1：5～1：10将明胶微球分散于铁盐溶液中，于温度为4～6℃条件下，再加入沉淀剂，调节铁盐溶液pH至8.0～8.5，并加入铁盐溶液质量1～2%的多巴胺，继续低温搅拌反应2～4h后，过滤，洗涤和干燥，得一次包覆明胶微球；（3）按重量份数计，依次取60～80份一次包覆明胶微球，20～30份硅酸酯，10～20份纳米羟基磷灰石，100～200份水，先将一次包覆明胶微球分散于水中，再加入纳米羟基磷灰石，随后于恒温搅拌状态下滴加硅酸酯，待滴加完毕后，继续恒温搅拌反应，过滤，洗涤和干燥，得二次包覆微球；（4）将所得二次包覆微球于惰性气体保护状态下，升温炭化，随后进一步升温至1500～1550℃，保温反应，得炭化料；（5）将炭化料于800～850℃条件下，于潮湿二氧化碳气体氛围中持续熏蒸4～6h后，出料，碱浸，洗涤，干燥，即得多孔磁性羟基磷灰石微球。...

【技术特征摘要】
1.一种多孔磁性羟基磷灰石微球的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取30～50份明胶分散液，8～10份乳化剂，40～60份白油，先将明胶分散液预热，并将乳化剂溶解于白油中，再将预热后的明胶分散液缓慢滴加至溶解了乳化剂的白油中，待预热后的明胶分散液滴加完毕，冷却搅拌，过滤，干燥，得明胶微球；（2）按质量比为1：5～1：10将明胶微球分散于铁盐溶液中，于温度为4～6℃条件下，再加入沉淀剂，调节铁盐溶液pH至8.0～8.5，并加入铁盐溶液质量1～2%的多巴胺，继续低温搅拌反应2～4h后，过滤，洗涤和干燥，得一次包覆明胶微球；（3）按重量份数计，依次取60～80份一次包覆明胶微球，20～30份硅酸酯，10～20份纳米羟基磷灰石，100～200份水，先将一次包覆明胶微球分散于水中，再加入纳米羟基磷灰石，随后于恒温搅拌状态下滴加硅酸酯，待滴加完毕后，继续恒温搅拌反应，过滤，洗涤和干燥，得二次包覆微球；（4）将所得二次包覆微球于惰性气体保护状态下，升温炭化，随后进一步升温至1500～1550℃，保温反应，得炭化料；（5）将炭化料于800～850℃条件下，于潮湿二氧化碳气体氛围中持续熏蒸4～6h后，出料，碱浸，洗涤，干燥，即得多孔磁性羟基磷灰石微球。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘友玖，马俊杰，宋宇星，
申请(专利权)人：佛山皖和新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44