[發明專利]一種殼聚糖-聚丙烯酰胺磁性復合微球材料、其制備方法及其應用

無效

• 申請號: 200910050524.0
• 申請日: 2009-05-04
• 公開（公告）號: CN101882496A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 楊琥
• 申請（專利權）人: 楊琥
• 主分類號: H01F1/26
• 分類號: H01F1/26;H01F1/36;B22F1/02;C08L5/08;C08L33/26;C08L51/02;C02F1/28;C02F1/52;C02F1/58
• 代理公司: 上海百一領御專利代理事務所(普通合伙) 31243
• 代理人: 陳貞健

技術領域

本發明涉及一種水處理劑，具體地說，涉及一種以復合高分子材料為包裹材料，磁性材料為核的磁性復合微球材料、其制備方法及其應用。

背景技術

水是人類生存最基本的需求，然而隨著工業的迅猛發展，水體污染問題日益突出，同時，人們物質生活水平的不斷提高，對水質也提出了更高的要求。就目前的水體污染特點看，水體中可溶性有機物質及難生物降解化合物等逐年增多，但目前常規水處理手段對這一類污染物的去除效果并不顯著，同時現行的許多水處理藥劑還可能產生對環境有害的二次污染物質，這無疑對環境保護以及可持續發展等帶來不利影響。因此尋求兼有高效、環保、經濟且無二次污染的水處理劑是當前水處理領域的研究熱點和前沿課題。

天然高分子是自然界中動、植物以及微生物資源中的大分子，它們在被廢棄后很容易分解成水、二氧化碳等，且來源廣、無毒害，是環境友好材料。此外，更為值得一提的是，天然高分子材料是完全脫離石油資源的一類可再生資源，可以說是取之不盡用之不竭。正是由于天然高分子材料具有上述的優異性能，其目前在生物、醫藥及食品加工等諸多領域中已有著廣泛的應用。在水處理領域中，由于天然高分子分子鏈上分布著大量的游離羥基、胺基等活性基團，具有絮凝作用，已被視為可作為現使用水處理劑的最佳替代材料之一。

殼聚糖的分子結構通式

其中殼聚糖是性能最為優異的天然高分子材料之一。殼聚糖前體甲殼素廣泛存在于蝦蟹等甲殼動物及昆蟲、藻類中，是世界上僅次于纖維素的第二大類天然高分子化合物。殼聚糖是甲殼素脫乙酰基產物，分子鏈中含有反應性基團-NH₂、-OH，在酸性溶液中會形成陽離子聚電解質，顯示出良好的絮凝性能。此外，殼聚糖還具有良好的絡合作用，使得其能與水中的過渡金屬離子、腐殖酸類物質及表面活性劑等產生絡合作用，實現對水溶性有機污染物的脫除。這樣殼聚糖就兼有絮凝、金屬離子吸附及水溶性有機物脫除等綜合性能。無疑開發以殼聚糖為基材的水處理劑是當前水處理領域發展的重要方向之一。

但是殼聚糖在實際應用中也存在著不足之處，特別是對污染物經吸附脫除后，有時很難有效快速地從水體中分離。尋找一種簡便快捷的分離方法，無疑對推進殼聚糖在水處理中的深入應用極具意義。

近年來，磁分離技術已被應用到水處理行業中，它是借助磁場力的作用，對不同磁性的物質進行分離的一種技術。由于磁性物質在磁場中所受到的磁力比重力要大很多倍，因此具有處理量大、液固分離效率高且占地面積小等優點。

但是絕大多數的化合物包括殼聚糖并沒有磁性，如果要想通過磁分離技術進行處理，必須使得其具有磁性。而通常采用的方法是通過將這類不具有磁性的化合物與磁性物質(如：Fe，Fe₃O₄等)有機結合，形成以磁性物質為核，非磁性材料為殼的所謂核殼微球結構，從而實現對材料的磁性化，進而可采用磁分離技術達到污水凈化的目的。

為了進一步提高殼聚糖磁性微球的使用性能，同時克服殼聚糖不易從水體快速分離的不足，需要尋找一種新的高分子材料作為殼體，不僅具有殼聚糖的吸附、絡合等功能，還兼有易于分離的功能，成為具有良好磁分離效果的高效水處理劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的以復合高分子材料為包裹材料，磁性材料為核的磁性復合微球材料，這種材料通過吸附、絡合等作用能有效地除去水體中的有害物質，并可再通過磁分離技術有效地與水體分離回收再利用。

本發明的另一目的在于提供一種磁性復合微球材料的制備方法。

本發明的再一目的在于提供一種磁性復合微球材料在水處理劑中的應用。

為了實現本發明目的，本發明所述的一種磁性復合微球材料，其以殼聚糖-聚丙烯酰胺(PAM)復合體為包裹材料，以磁性材料為核體。

其中，本發明的磁性復合微球材料為高分子半互穿交聯網絡結構。

所述復合體可通過對親水性可降解材料-殼聚糖和合成高聚物聚丙烯酰胺(PAM)接枝、共混等方法獲得。

PAM在復合體中的含量為5-80％(重量)。

所述磁性材料為Fe或Fe₃O₄；其顆粒大小0.1nm-10μm為佳。

所述磁性材料的用量為高分子復合體重量的10-20％。

本發明的磁性復合微球材料采用反相懸浮交聯法制備。具體方法為：將殼聚糖-聚丙烯酰胺(PAM)復合體與磁性材料分別混合分散在酸性水溶液中，再以石蠟為油相，并通過戊二醛交聯而成。