[發明專利]一種電噴法制備多孔海藻酸鹽凝膠微球吸附劑的方法

有效

• 申請號: 201410763723.7
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104383892A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 林曉艷;周秋生;陳彥;王京;羅學剛
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 周慶佳

技術領域

本發明涉及一種電噴法制備多孔海藻酸鹽凝膠微球吸附劑的方法，屬于生物質資源利用、吸附劑制備及應用領域。

背景技術

氟廣泛分布在自然環境中，是我們人體健康密切相關的微量元素之一，主要是以氟離子的形式存在。人體的各組織都含有不同含量的氟，牙齒和骨骼的含氟量占人體的80％以上，是牙齒、骨骼組成的重要因素，正常人體內含氟量大約在2～3g左右。人體中少量的氟的存在可以防止齲齒，抑制細菌對牙齒的腐蝕，飲用水中含氟量達到0.5～1.0mg/L之間時，對人體健康有益，既不會發生齲齒和氟斑牙，也不會有氟骨病發生。但飲用水中氟離子的濃度超過一定的范圍時，長期飲用以后會導致齲齒，氟骨癥和神經損傷等疾病，根據衛生部調查，全國約有7700多萬人飲用含氟量已經超過5.0mg/L，因此，嚴格控制氟的攝入量對人體健康具有重要意義。

目前，已有許多方法用于去除水中的氟離子，主要有電滲析法，離子交換法，化學沉淀法，吸附法，反滲透法，唐南透析法，混凝沉降法等。在上述方法中，反滲透法和滲析法都需要使用處理膜，投資大，運行費用高。混凝法最大的不足就是除去氟離子時存在著電極鈍化的現象，導致除氟的效果不太好，使用后的極板結垢嚴重，垢污的清除十分困難。飲用水中常含有SO₄^2-、NO₃^-等陰離子，競爭吸附的結果使得陰離子交換樹脂的效果較差。與其它幾種方法相比，吸附法是一種比較經濟和效率高的除氟方法，能夠有效的處理重金屬、非金屬離子以及有機物污染，但大多數吸附劑存在著吸附容量低、成本高、效率低、二次污染等問題，影響實際應用。

海藻酸鈉又名褐藻酸鈉、海帶膠、褐藻膠、藻酸鹽，是由海帶中提取的天然多糖碳水化合物。被廣泛應用于食品、醫藥、紡織、日用化工等領域。海藻酸是由古洛糖醛酸(記為G段)與其立體異構體甘露糖醛酸(記為M段)兩種結構單元構成的，這兩種結構單元以三種方式(MM段、GG段和MG段)通過α-1,4糖苷鍵鏈接，從而形成一種無支鏈的線性嵌段共聚物。海藻酸鈉與高價的金屬離子容易發生離子交換反應，形成凝膠。

電噴技術是指導電液滴在高壓電場的作用下能夠發生高速噴射的現象。在聚合物溶液或溶膠中加入致孔劑，微球形成后，除去致孔劑，可制備具有較大比表面積的聚合物多孔微球。相對于傳統的乳液方法制備微球，電噴技術具有其獨特的優點：首先，電噴技術簡單、高效率、不使用有機溶劑，制備過程環境友好；其次，將致孔技術與電噴技術結合，利用電噴技術可以制備聚合物微球的尺寸可控的多孔吸附劑；再次，利用電噴技術可以實現聚合物多孔微球的大規模的制備，為工業生產提供一個很好的平臺。

軟硬酸堿理論的主要內容是指，軟酸優先和軟堿生成穩定的化合物，硬酸優先和硬堿生成穩定的化合物。F^-、OH^-、CH₃COO^-、PO₄^3-、SO₄^2-、CO₃^2-、ClO₄^-、NO₃^-等離子作為一種硬堿離子，會和硬酸性的離子(Fe³⁺、La³⁺、Al³⁺、Zr⁴⁺)等金屬離子形成穩定的化合物。因此，通過制備含有Fe³⁺、La³⁺、Al³⁺、Zr⁴⁺等金屬離子的海藻酸鹽微球，可以提高微球對硬堿離子的選擇性吸附能力。

因此，利用電噴技術和軟硬酸堿理論，有望制備一種多孔海藻酸鹽凝膠微球新型吸附材料，開發這類新型去除陰離子，尤其是去除氟離子的吸附材料具有較大實用價值。

發明內容

本發明的目的是，針對現有技術存在的問題，提供一種利用電噴技術和軟硬酸堿理論制備多孔海藻酸鹽凝膠微球陰離子吸附劑的方法。

本發明的技術方案為：

一種電噴法制備多孔海藻酸鹽凝膠微球吸附劑的方法，包括以下步驟：

步驟一、將0.5～3重量份海藻酸鈉加入92～99重量份蒸餾水中，配制成海藻酸鈉水溶液，然后加入0.5～5重量份致孔劑，攪拌均勻，得到共混溶膠；