一种凝胶微球及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种凝胶微球及其制备方法与应用，以天然高分子壳聚糖为基质，通过加入鸡蛋壳膜，调控捕集凝胶材料的孔隙结构，本发明专利技术使用的高分子壳聚糖

【技术实现步骤摘要】
一种凝胶微球及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于二氧化碳捕集与封存
，具体涉及一种壳聚糖
/
鸡蛋壳膜凝胶微球及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]现有的
CO2化学捕集法中，传统有机溶剂
(
有机胺
/
醇胺类吸收剂
)
对
CO2吸收迅速
、
选择性好，具有腐蚀性，且运行过程中溶剂损耗大，抗氧化降解和热降解能力差及再生能耗高等缺陷
。
无机吸收剂中，氨水吸收剂吸收容量大，再生能耗低，腐蚀性小，耐氧化降解和热降解，且能够实现多种酸性气体污染物的联合脱除，但反应速率慢
、
易挥发，限制了其进一步发展
。
碳酸钾吸收剂具有成本低
、
再生能耗小
、
稳定性好，耐氧化及杂质能力强等优点，但在常压
、
低温范围内
CO2吸收速率低，易形成固体结晶堵塞管道
。
[0003]近年来不断探索的半固体型吸收剂通过多孔固体材料包埋液体吸收剂形成微球，可以有效提高气液接触界面，从而提高
CO2吸收速率，赋予了化学吸收法新生命
。CN 202210380635.3
提供了一种固体胺吸收剂，其中采用空心二氧化硅微球作为骨架浸渍胺化试剂，所得产品吸附容量可以达到
180mg/g
且在连续
50
次吸脱附循环中吸附容量稳定
。
虽然，半固体类吸收剂具有吸收速率快，产物易分离等优势，但仍存在制备成本高昂
、
机械性能差等问题
。
[0004]目前，以纤维素
、
壳聚糖和环糊精等天然生物质为原料的凝胶材料，因其丰富的三维交联网络
、
较大的比表面积
、
较高的孔隙率和富含大量的官能团，近年来在分离和吸附净化等领域展现出潜在的应用优势
。
但是，其孔隙大小过小对于吸收剂的包覆能力差，进而无法体现出半固体吸收剂的优势
。
蛋壳膜作为天然生物纤维质，具有很好的机械强度
、
可降解性
、
可再生性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环保的
、
天然生物质的
、
低成本的凝胶微球材料及其制备方法与其作为吸附吸收效果好的二氧化碳捕集剂的应用，可以带来巨大的经济效益
、
环保效益和低能耗效益，该方法以天然高分子壳聚糖为基质，通过加入鸡蛋壳膜调控捕集凝胶材料的孔隙结构
。
[0006]本专利技术提供一种凝胶微球，其原料为天然高分子壳聚糖
、
鸡蛋壳膜
。
[0007]本专利技术还提供所述凝胶微球的制备方法，具体步骤为：
[0008](1)
取鸡蛋壳膜清洗
、
干燥
、
研磨过筛得到鸡蛋壳膜粉末；
[0009](2)
将天然高分子壳聚糖粉末溶解在乙酸水溶液中，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液；
[0010](3)
在壳聚糖溶液中加入鸡蛋壳膜粉末，磁力搅拌器搅拌该溶液至呈现乳液状态，静置消除溶液中的气泡，得到复合溶液；
[0011](4)
用注射器吸取一定剂量复合溶液，滴入氢氧化钠溶液中进行交联反应；
[0012](5)
滴加完毕后，静置待所有微球下沉后抽滤，用清水反复洗涤至滤液
pH
值为中
性，冷冻干燥后得到凝胶微球
。
[0013]步骤
(1)
中，所述鸡蛋壳膜粉末过
200
目筛
。
[0014]步骤
(2)
中，所述乙酸水溶液中乙酸的质量分数为2～3％；壳聚糖溶液中壳聚糖的质量分数为5～
10
％
。
[0015]步骤
(3)
中，所述鸡蛋壳膜粉末与壳聚糖溶液中壳聚糖的质量比为
0.1
～
1:10。
[0016]步骤
(3)
中，所述磁力搅拌时间为
30
～
45min
，静置消泡时间为
60min。
[0017]步骤
(4)
中，所述氢氧化钠溶液的质量分数为8～
15
％
。
[0018]本专利技术所制备的凝胶微球平均直径为
2mm
～
3mm。
[0019]本专利技术还提供所述凝胶微球作为二氧化碳捕集剂的应用，将凝胶微球浸泡在吸收剂中8～
12h
，溶胀饱和后作为二氧化碳捕集剂进行使用，使用之前还可以浸泡在含指示剂的吸收液中使其溶胀，实现捕集过程可视化，同时还可以添加磁性材料方便回收重复利用
。
[0020]所述吸收剂为
20
～
30wt
％的碳酸钾溶液
、20
～
30wt
％的碳酸钠溶液
、MEA、MEA/
丙醇水溶液
、
牛磺酸钾溶液中的一种
。
[0021]所述指示剂为百里酚蓝
、
酚酞
、
邻甲酚蓝中的一种
。
[0022]所述磁性材料是铁氧颗粒
、
磁性纳米颗粒
、
钨钢粉末
、
钴钢粉末中的一种或多种组合
。
[0023]本专利技术壳聚糖
/
鸡蛋壳膜凝胶微球的制备机理：
[0024]壳聚糖可通过物理交联形成水凝胶，在酸性环境中，壳聚糖表面的氨基质子化，从而溶于酸性溶液，当升高溶液的
pH
值至中性或碱性时，壳聚糖表面的氨基去质子化，壳聚糖链通过氢键
、
疏水作用及壳聚糖高分子链相互缠结等物理交联作用形成网络结构的超分子体系，从而由溶液转化为凝胶，鸡蛋壳膜是由坚韧的角蛋白所构成的有机纤维网，其本身结构稳定，且膜表面氨基酸含量较高，可对壳聚糖凝胶进行改性，形成具有更大机械强度的凝胶微球
。
[0025]本专利技术的效果和优点：
[0026](1)
本专利技术将鸡蛋壳膜作为造孔剂引入凝胶微球中，不仅可以提高凝胶微球对
CO2吸收能力及机械强度，同时也能产生极大的经济效益；本专利技术使用的高分子壳聚糖
、
鸡蛋壳膜均为天然生物质，且对
CO2具有潜在高响应，可再生
、
可降解，资源丰富且成本低廉，无毒无害无污染
。
[0027](2)
本专利技术凝胶微球结合了液体吸收剂
(
即高容量
、
高选择性和耐水性
)
和固体吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种凝胶微球，其特征在于，原料为天然高分子壳聚糖
、
鸡蛋壳膜
。2.
权利要求1所述凝胶微球的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)
鸡蛋壳膜清洗
、
干燥
、
研磨过筛得到鸡蛋壳膜粉末；
(2)
将壳聚糖粉末溶解在乙酸水溶液中，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液；
(3)
在壳聚糖溶液中加入鸡蛋壳膜粉末，磁力搅拌至呈现乳液状态，静置消泡后得到复合溶液；
(4)
将复合溶液滴入氢氧化钠溶液中进行交联反应；
(5)
滴加完毕后，静置待所有微球下沉后抽滤，用清水反复洗涤至滤液
pH
值为中性，冷冻干燥后得到凝胶微球
。3.
根据权利要求2所述凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，鸡蛋壳膜粉末过
200
目筛
。4.
根据权利要求2所述凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
中，乙酸水溶液中乙酸的质量分数为2～3％；壳聚糖溶液中壳聚糖的质量分数为5～
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雯婧，李波，张凡，彭璨，卢洁，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：