【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及重金属离子吸附剂的制备，具体涉及一种多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着工业的不断发展，对水资源的利用需求不断上升，进而导致大量工业废水的产生，这些工业废水通常含有不同浓度和类型的重金属离子。重金属是指原子量在63.5到200.6之间，相对密度在4.5 g/cm3以上的金属元素，是一类危害性极大的环境污染物。这类污染物通常具有流动性、持久性和生物放大性等特性，大多数重金属都是有毒有害致癌物质，在约1.0–10.0 mg/l的低浓度下就能表现出毒性，未经过处理直接排放到自然水体中会对人类健康和自然中的动植物带来严重威胁，并且会随着时间的推移在食物链不断富集，并最终进入到人体当中，引发许多疾病。而且，地表水的重金属污染也逐渐从单一重金属污染转变成多种重金属混合污染。当下有多种重金属处理技术，包括膜分离法、化学沉淀法、电化学法、生物法、混凝法和离子交换法，然而这些方法一般因成本较高、可行性较低等原因而受到限制，吸附法因其操作简单、效率高和低成本，已成为当下应用最广泛的去除重金属的一种方法。
2、吸附法的关键在于具有良好吸附性能的吸附剂。常见的吸附剂有活性炭、蒙脱土、氧化石墨烯等，然而这些材料通常存在吸附容量低、重复利用性差，易受到污染等问题。近年来，以生物质高分子为基质的水凝胶类吸附材料逐渐走进人们视野，它有着材料来源广、生物相容性好、对环境无污染、优异的抗污能力等特点，在吸附水体中重金属离子方面表现出巨大的应用前景。其中海藻酸钠水凝胶吸附材料内含丰富的羟基和羧基官能团
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球及其制备方法与应用，所制备的凝胶微球具有优异的重金属离子吸附性能。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术提供一种多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，包括以下步骤：
4、s1. 将纤维素纳米纤维加入到去离子水中，用高速匀浆机以20000 r/min的速度搅拌分散5-10 min，得到纤维素纳米纤维的水分散液；
5、s2. 往纤维素纳米纤维的水分散液中，加入聚乙二醇和海藻酸钠，搅拌溶解，得到海藻酸钠/纤维素纳米纤维/聚乙二醇的水溶液；
6、s3. 将海藻酸钠/纤维素纳米纤维/聚乙二醇的水溶液和油相通过标准玻璃微流控芯片混合，得到油包水乳液；
7、s4. 将油包水乳液经过导管输出到搅拌的cacl2溶液中，反应6-12 h，形成微球，用异丙醇清洗4-12 h除去油相，用去离子水清洗24 h-48 h，去除微球中的聚乙二醇，冷冻干燥，得到干燥的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球。
8、作为本专利技术的进一步改进，步骤s1中所述纤维素纳米纤维的直径为10-20 nm，长度为10-100 μm，表面含有羧基，羧基的含量为1-5 mmol/g。
9、作为本专利技术的进一步改进，步骤s1中所述纤维素纳米纤维在水分散液中的重量占比为0.2-0.3 wt%。
10、作为本专利技术的进一步改进，步骤s2中，所述聚乙二醇选自peg-400，peg-600，peg-800中的一种，所述聚乙二醇在水溶液中的浓度为2-4 wt%，所述海藻酸钠在水溶液中的浓度为2-3 wt%。
11、作为本专利技术的进一步改进，步骤s3中，所述油相为液体石蜡、正癸烷、正己烷中的一种。
12、作为本专利技术的进一步改进，步骤s3中，所述标准玻璃微流控芯片具有2个进样口和1个出样口，将海藻酸钠/纤维素纳米纤维/聚乙二醇的水溶液和油相分别通过2个进样口以流量比为1:3-5的流速输入，油水混合之后经出样口输出。
13、作为本专利技术的进一步改进，步骤s3中，所述油包水乳液液滴的直径为60-200μm。
14、作为本专利技术的进一步改进，步骤s4中，所述cacl2溶液的浓度为2-5 wt%。
15、本专利技术进一步保护一种上述制备方法制得的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球。
16、本专利技术进一步保护一种上述制备方法制得的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球在吸附去除水环境中的重金属离子中的应用。
17、本专利技术具有如下有益效果：
18、1、本专利技术以表面带羧基的纤维素纳米纤维(cnf)以及聚乙二醇(peg)作为改性材料，利用微流控技术制备多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球，cnf的加入不仅提高了sa的机械强度，同时也增加了更多的吸附位点，微流控技术可以大大减小微球的粒径，提高比表面积。
19、2、peg充当致孔剂，它的加入大大提高了凝胶微球的孔隙率，进一步让更多微球内部的吸附位点能够与重金属离子接触，从而提高了吸附效率以及吸附容量。
20、3、本专利技术制备的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球吸附性能优良且性质稳定，绿色环保，可多次回收利用。
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1.一种多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述纤维素纳米纤维的直径为10-20 nm，长度为10-100 μm，表面含有羧基，羧基的含量为1-5 mmol/g。
3.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述纤维素纳米纤维在水分散液中的重量占比为0.2-0.3 wt%。
4.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述聚乙二醇选自PEG-400，PEG-600，PEG-800中的一种，所述聚乙二醇在水溶液中的浓度为2-4 wt%，所述海藻酸钠在水溶液中的浓度为2-3 wt%。
5.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述油相为液体石蜡、正癸烷、正己烷中的一种。
6.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法
7.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述油包水乳液液滴的直径为60-200μm。
8.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述CaCl2溶液的浓度为2-5 wt%。
9.一种如权利要求1-8任一项所述制备方法制得的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球。
10.一种如权利要求1-8任一项所述制备方法制得的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球在吸附去除水环境中的重金属离子中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述纤维素纳米纤维的直径为10-20 nm，长度为10-100 μm，表面含有羧基，羧基的含量为1-5 mmol/g。
3.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述纤维素纳米纤维在水分散液中的重量占比为0.2-0.3 wt%。
4.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述聚乙二醇选自peg-400，peg-600，peg-800中的一种，所述聚乙二醇在水溶液中的浓度为2-4 wt%，所述海藻酸钠在水溶液中的浓度为2-3 wt%。
5.根据权利要求1所述的多孔海藻酸钠/纤维素纳米纤维凝胶微球的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述油...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖，刘鑫，乔家贤，陈一，周瑞，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：
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