浒苔多糖水凝胶与制备方法及在重金属污染处理中的应用技术

本发明专利技术公开了浒苔多糖水凝胶与制备方法及在重金属污染处理中的应用。向浒苔粉末水溶液中添加过氧化氢在90～100℃进行浸提获得多糖溶液，采用Sevage法对多糖溶液去除蛋白，再加入乙醇在2～8℃冷藏获得沉淀，将沉淀冷冻干燥获得浒苔多糖；将浒苔多糖制成水溶液，调节pH至碱性，再加入第一步交联剂进行第一步交联获得单网络结构水凝胶体系，然后加入交联单体、引发剂和第二步交联剂进行第二步交联，第二步交联后获得浒苔多糖水凝胶。本发明专利技术提供的浒苔多糖水凝胶具有优异的机械稳定性，同时对水体中重金属离子具有优异的吸附性能。水体中重金属离子具有优异的吸附性能。水体中重金属离子具有优异的吸附性能。

【技术实现步骤摘要】
浒苔多糖水凝胶与制备方法及在重金属污染处理中的应用


[0001]本专利技术属于材料和环境领域，涉及浒苔多糖水凝胶与制备方法及在重金属污染处理中的应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]随着工业的迅速发展，水污染特别是重金属污染问题日益严重，亟待解决。吸附法因成本低、操作简便、作用高效且二次污染较小，是目前最为常用的水污染处理方式之一。水凝胶因具有三维多孔网络结构、较大的界面积、可包含丰富的官能团等特点所决定的良好吸附性能，以及较好的水环境适应性，在重金属水污染治理方面的应用潜力巨大。其中，采用天然来源大分子制备的水凝胶，由于材料来源绿色，环境安全性高，因此具有重要的应用前景。
[0004]浒苔是一种大型绿藻，近年来在黄海等海岸的爆发生长引起关注。因尚缺乏有效的利用方式，大量浒苔作为废物被丢弃腐烂，严重影响了海洋生态环境。专利技术人经研究发现，浒苔中多糖的含量达50％以上，并含有大量的羟基、硫酸基和羧基，易于改性，可与有机分子和无机离子发生方式多样的相互作用。然而，目前对浒苔多糖的利用仍存在很大的制约，首先是浒苔多糖的提取方法和工艺不成熟。目前多采用水提醇沉法提取浒苔多糖，但现有工艺提取效率低，并且受提取条件影响，导致提取的多糖往往分子量偏大，水溶性较差，或因活性基团未能得到充分保留而导致活性较低，从而制约了其功能化应用。其次，因浒苔多糖中杂多糖含量高的分子结构特点，链间相互作用较弱，因此由其制备的水凝胶机械稳定性较差，无法满足实际应用需求，因此应用受限。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供浒苔多糖提取与水凝胶制备方法及在重金属污染处理中的应用，本专利技术提供的浒苔多糖水凝胶具有优异的机械稳定性，同时对水体中重金属离子具有优异的吸附性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一方面，一种浒苔多糖的提取方法，向浒苔粉末水溶液中添加过氧化氢在90～100℃进行浸提获得多糖溶液，采用Sevage法对多糖溶液去除蛋白，再加入乙醇在2～8℃冷藏获得沉淀，将沉淀冷冻干燥获得浒苔多糖。
[0008]本专利技术对水提醇沉法提取浒苔多糖进行改进，发现与普通水提醇沉法相比，本专利技术提取的浒苔多糖水溶性更好，活性基团含量更高。
[0009]另一方面，一种浒苔多糖，由上述提取方法获得。
[0010]第三方面，一种浒苔多糖水凝胶的制备方法，提供上述浒苔多糖，将浒苔多糖制成
水溶液，调节pH至碱性，加入第一步交联剂进行第一步交联获得单网络结构水凝胶体系，然后加入交联单体、引发剂和第二步交联剂进行第二步交联，第二步交联后获得浒苔多糖水凝胶；其中，所述第一步交联剂为环氧氯丙烷、京尼平中的一种或两种，所述交联单体为丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种或多种，所述第二步交联剂为N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、碳化二亚胺(EDC)或N
‑
羟基琥珀酰亚胺(NHS)。
[0011]与现有相关技术相比，本专利技术方法有以下突出优点：首先，其他方法获得的浒苔多糖水溶性较差且活性基团较少，无法满足两步交联，本专利技术利用上述浒苔多糖作为原料，具有更好的水溶性和更多的活性基团，从而为两步交联提供基础。其次，本专利技术先利用化学交联，再采用接枝共聚法进行交联，能够使浒苔多糖形成互穿双网络结构，从而显著提高了浒苔多糖水凝胶的机械稳定性，同时保障了该浒苔多糖水凝胶对水体中重金属离子具有优异的吸附性能。
[0012]第四方面，一种浒苔多糖水凝胶，由上述制备方法获得。
[0013]第五方面，一种上述浒苔多糖水凝胶在重金属污染处理中的应用。
[0014]本专利技术的有益效果为：
[0015](1)本专利技术利用改进的水提醇沉法提取浒苔多糖，提取过程简便易操作，成本较低，适合大规模生产，且得到的多糖水溶性较好，活性较高，有利于其进一步应用。
[0016](2)本专利技术以浒苔多糖网络结构为主，掺入含带电基团的第二个网络，两者的协同增效作用明显，形成的双网络结构水凝胶的机械稳定性对比单网络水凝胶得到了极大的提高，能够在各种水环境中保持结构稳定，有利于实际应用。
[0017](3)本专利技术的浒苔多糖基双网络水凝胶，一方面具有多孔结构，具有比表面积大的优势，有利于金属离子和分子在其中的扩散；另一方面，浒苔多糖本身含有大量的羟基、硫酸基和羧基，提供了较多的活性位点吸附金属离子，同时选择具有带电基团的聚合体，进一步提高对金属离子的吸附能力，因此对废水中重金属离子的去除效率高。
[0018](4)本专利技术浒苔多糖基双网络水凝胶的制备，操作简便、工艺流程短、不需要特殊的化工设备，适合实现工业化生产。同时其原料来源广泛，价格低廉，实现了废弃天然材料的可持续利用。另外，多糖水凝胶吸附重金属离子后不会产生二次污染，环境友好且易于回收。
附图说明
[0019]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0020]图1为本专利技术实施例3制备的四种不同多糖含量的双网络结构水凝胶的扫描电镜图，(a)HEPA1，(b)HEPA2，(c)HEPA3，(d)HEPA4；
[0021]图2为本专利技术实施例3制备的四种不同多糖含量的双网络结构水凝胶的应力
‑
应变曲线；
[0022]图3为本专利技术实施例3制备的四种不同多糖含量的双网络结构水凝胶对重金属离子的吸附曲线，(a)对Cu
2+
的吸附曲线；(b)对Pb
2+
的吸附曲线；(c)对Cd
2+
的吸附曲线；(d)HEPA4对三种重金属离子的吸附曲线。
具体实施方式
[0023]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0024]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0025]鉴于现有浒苔多糖制备的水凝胶机械稳定性和重金属吸附性能无法协同提升的问题，本专利技术提出了浒苔多糖水凝胶与制备方法及在重金属污染处理中的应用。
[0026]本专利技术的一种典型实施方式，提供了一种浒苔多糖的提取方法，向浒苔粉末水溶液中添加过氧化氢在90～100℃进行浸提获得多糖溶液，采用Sevage法对多糖溶液去除蛋白，再加入乙醇在2～8℃冷藏获得沉淀，将沉淀冷冻干燥获得浒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浒苔多糖的提取方法，其特征是，向浒苔粉末水溶液中添加过氧化氢在90～100℃进行浸提获得多糖溶液，采用Sevage法对多糖溶液去除蛋白，再加入乙醇在2～8℃冷藏获得沉淀，将沉淀冷冻干燥获得浒苔多糖。2.如权利要求1所述的浒苔多糖的提取方法，其特征是，浒苔粉末水溶液中，浒苔粉末与水的料液比为1:30～50，g：mL；或，添加1～3％浓度的过氧化氢；或，浸提的时间为4～6h。3.如权利要求1所述的浒苔多糖的提取方法，其特征是，浸提后进行离心分离，将离心分离后的上清液过滤获得多糖溶液；优选的，采用直径为0.1～10μm的纤维素滤膜过滤；优选的，将多糖溶液浓缩，采用Sevage法对浓缩后的多糖溶液去除蛋白。4.如权利要求1所述的浒苔多糖的提取方法，其特征是，加入乙醇冷藏沉淀时，乙醇的加入量为去除蛋白后溶液体积的1～10倍；或，冷藏时间为10～20h；或，冷冻干燥的温度为
‑
50～
‑
30℃。5.一种浒苔多糖，其特征是，由权利要求1～4任一所述的提取方法获得。6.一种浒苔多糖水凝胶的制备方法，其特征是，提供权利要求5所述的浒苔多糖，将浒苔多糖制成水溶液，调节pH至碱性，再加入第一步交联剂进行第一步交联获得单网络结构水凝胶体系，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英，文雨桐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：