一种毛笋壳微晶纤维素制造技术

本发明专利技术公开了一种毛笋壳微晶纤维素

【技术实现步骤摘要】
一种毛笋壳微晶纤维素/壳聚糖复合气凝胶的制备方法及其在微塑料吸附中的应用


[0001]本专利技术属于气凝胶制备和水净化领域，更具体地说，涉及一种毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶的制备方法及其在微塑料吸附中的应用
。

技术介绍

[0002]微塑料是一种粒径小于
5mm
的塑料微粒，由于其固有的毒性和难以降解的特性，目前已成为全球性的塑料问题，其已经在陆地
、
海洋
、
沉积物
、
极地
、
大气和饮用水中等多处被检出
。
微塑料在水环境中容易老化，导致表面形态粗糙，又因其带负电荷的表面性质，容易成为许多有机污染物和有害微生物的移动载体
。
[0003]气凝胶具有丰富的三维网络交联结构和孔隙率，在水中能保持一定的形状，有效解决常见粉体吸附剂在水中难回收分离的问题，已经广泛地应用在水处理领域
。
纤维素气凝胶因具有良好的生物相容性
、
生物可降解性
、
高强度和延展性而成为一类很有前景的废水净化材料
。
[0004]经检索发现，申请号
202210473657.4
，申请日
2022
年4月
29
日提交的中国专利技术专利申请公开了一种以芦苇为原料制备纤维素复合气凝胶的方法，该方法包括将芦苇秸秆切割粉碎为粉末，处理后得到白色纤维素，再制备成为复合气凝胶以去除废水中的刚果红染料
。
又例如，申请号
202211406399.4
，申请日
2022
年
11
月
10
日提交的中国专利技术专利申请公开了一种基于椰壳纤维素交联壳聚糖制备疏水气凝胶的方法，该方法利用提取的椰壳纤维素，使壳聚糖和其在硼砂交联剂的作用下交联为气凝胶，再对气凝胶进行疏水改性
。
但是现有技术通常利用的是植物的纤维素粉末，气凝胶材料的吸附性能和结构稳定性有待进一步提高
。

技术实现思路

[0005]1.
要解决的问题
[0006]针对现有技术中气凝胶材料的吸附性能和结构稳定性有待进一步提高的问题，本专利技术提供一种毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶的制备方法及其在微塑料吸附中的应用
。
通过引入提取的毛笋壳微晶纤维素，将微晶纤维素和壳聚糖在交联剂的作用下交联制备形成复合气凝胶，该复合气凝胶呈现出更加稳定的三维交联网状结构，并且将其应用在水体微塑料处理中能够与微塑料产生静电吸附与物理粘附，大大提升对微塑料的去除效果
。
[0007]2.
技术方案
[0008]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]本专利技术的一种基于毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S10、
将毛笋壳经过水洗
、
酸洗
、
碱洗，漂白去除木质素和半纤维素杂质，超声脱胶
水解以提取毛笋壳微晶纤维素；
[0011]S20、
分别配置毛笋壳微晶纤维素的碱脲溶液和壳聚糖的碱脲溶液，将两种溶液混合并且加入交联剂，在交联剂的作用下毛笋壳微晶纤维素和壳聚糖进行交联反应，制备得到毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶
。
[0012]优选地，步骤
S10
中，所述超声脱胶水解的超声功率为
150
～
450W
，超声处理时间为5～
30min。
[0013]优选地，步骤
S10
中，水解温度为
40℃
～
50℃
，水解时间为
1.5
‑
2.5h。
[0014]优选地，步骤
S20
中，所述毛笋壳微晶纤维素的碱脲溶液的具体配置方法为：将毛笋壳微晶纤维素完全溶解在预冷的
NaOH/
尿素
(Urea)/H2O
溶液中，溶解过程中进行搅拌，得到毛笋壳微晶纤维素的碱脲溶液；其中，预冷的
NaOH/
尿素
/H2O
溶液的预冷温度为
℃
，预冷时间为3～
6h
；搅拌的速度为
1000
～
1500r/min
，搅拌的时间为3～
10min。
[0015]优选地，步骤
S20
中，加入交联剂之前，将毛笋壳微晶纤维素的碱脲溶液和壳聚糖的碱脲溶液进行低温冷冻，而后室温解冻后再将两种溶液混合并加入交联剂进行交联反应；其中，低温冷冻的温度为
‑
低温冷冻的时间为
10
～
15h。
[0016]优选地，步骤
S20
中，所述毛笋壳微晶纤维素的碱脲溶液与所述壳聚糖的碱脲溶液之间的质量比为
1:(1
‑
5)。
[0017]优选地，步骤
S20
中，所述交联剂为环氧氯丙烷
。
[0018]优选地，步骤
S20
中，所述毛笋壳微晶纤维素的碱脲溶液的浓度为
5wt
％～
8wt
％；所述壳聚糖的碱脲溶液的浓度为
5wt
％～
8wt
％
。
[0019]优选地，所提取的毛笋壳微晶纤维素的纯度为
75.53
％
。
[0020]根据上述制备方法制备得到的一种毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶在吸附水中微塑料的应用
。
[0021]优选地，所述毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶与水之间的固液比为
1:100。
[0022]优选地，所述毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶对水中微塑料的吸附率为
97.3
％
。
[0023]3.
有益效果
[0024]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0025](1)
本专利技术的一种毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶的制备方法，首次从毛笋壳中提取得到高纯度微晶纤维素，毛笋壳具有相对高的比表面积与更坚硬的物理结构，对微塑料的吸附效果更好，并且将其用于后续复合气凝胶的制备，使复合气凝胶具有更高的疏水性，这也降低了制备过程中纤维素气凝胶与其他物质发生氢键作用和酸碱中和等反应的机会，制备的复合气凝胶结构更加稳定，有助于提高材料自身的吸附性能，更具可控性和重复使用性，应用前景广；
[0026](2)
本专利技术的一种毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S10、
将毛笋壳经过水洗
、
酸洗
、
碱洗，漂白去除木质素和半纤维素杂质，而后水解，超声脱胶，提取毛笋壳微晶纤维素；
S20、
分别配置毛笋壳微晶纤维素的碱脲溶液和壳聚糖的碱脲溶液，将两种溶液混合并且加入交联剂，在交联剂的作用下毛笋壳微晶纤维素和壳聚糖进行交联反应，制备得到毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶
。2.
根据权利要求1所述的一种毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤
S10
中，所述超声脱胶水解的超声功率为
150
～
450W
，超声处理时间为5～
30min。3.
根据权利要求1所述的一种毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤
S10
中，水解温度为
40℃
～
50
解，水解时间为
1.5
‑
2.5h。4.
根据权利要求1所述的一种毛笋壳微晶纤维素
/
壳聚糖复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤
S20
中，所述毛笋壳微晶纤维素的碱脲溶液的具体配置方法为：将毛笋壳微晶纤维素完全溶解在预冷的
NaOH/
尿素
/H2O
溶液中，溶解过程中进行搅拌，得到毛笋壳微晶纤维素的碱脲溶液；其中，预冷的
NaOH/
尿素
/H2O
溶液的预冷温度为预冷时间为3～
6h
；搅拌的速度为

【专利技术属性】
技术研发人员：高月香，张毅敏，宦洵，李颖，张志伟，陈婷，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：