[發明專利]用于重金屬廢水處理的殼聚糖微球微流控一步合成法

在審

• 申請號: 201610124274.0
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105709696A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 白志山;朱勇;王炳捷;翟琳琳
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 項丹

技術領域

本發明屬于微流控制造顆粒領域，涉及一種用于重金屬廢水處理的殼聚糖微球微流控一步合成法。

背景技術

微流控技術發展至今已有近二十年的時間了，從基于微機電加工系統的單純化學分析手段，到本世紀初Whitesides和Quake分別設計出的PDMS(聚二甲基硅氧烷)軟刻蝕及以微閥微泵為特征的大規模集成微流控芯片，微流控技術正在逐步地向前推進，并成為乳液制備方面的重要技術。微流控技術是指基于微觀尺度下的流體力學特征，利用橫截面尺寸在10-100μm的微通道裝置，對其中的微量流體施以力的作用，從而對其進行精確控制與操作的技術。其中，液滴微流控技術是微流控技術的一個重要分支，其是指將兩互不相溶的流體同時通入微流控裝置內，在界面張力和外相流體剪切力及壓力作用下將其剪斷、剝離，從而形成單分散乳液液滴的技術。相對于連續流領域微流控技術存在的微泵微閥結構復雜、試劑消耗量大、低雷諾數下流體難以達到較好的混合效果等缺點，液滴微流控技術因具有操作可控性高、裝置可擴展性強、實驗可重現性高、制得的液滴單分散性及獨立可控性好等優點，已逐漸成為微流控技術研究的熱點。微流控產品在生物、食品、制藥等領域均具有廣闊的應用前景。

伴隨著微流控技術的發展，采用微流控技術制備大小、形貌、組分可控的殼聚糖微球用于重金屬離子吸附、染料吸附等已經成為研究熱點和重要方向。形貌、孔隙、納米結構、粒徑分布可控的微球，不僅能實現高效的吸附能力，而且可以提高吸附過程的效率和可靠性。大多數傳統微粒制備方式不能對微粒的粒徑分布實現精確控制，因此，在生產控制方面有著較高地位的微流控技術可以為我們提供一種先進的微粒合成的新方法。近幾年來，一些研究者已經采用微流控技術成功制備出殼聚糖微球。對于殼聚糖微球的制備方法，一般先配制分散相與連續相，通過剪切生成液滴后，再加入水浴固化液中進行交聯固化，水浴固化液中含有交聯劑，用于與殼聚糖發生交聯反應，使單分子鏈的殼聚糖成為網狀結構相互聯結在一起，之后加入含辛醇的接收相中，接收相一般為正辛烷等油相，辛醇的目的是將交聯固化后的殼聚糖顆粒網狀結構中的水分子吸收出來，使殼聚糖顆粒完成縮水，真正固化成為固體顆粒。然后采用乙醇-丙酮溶液體系對其清洗，干燥。干燥有烘干與凍干兩種形式，凍干可以使殼聚糖顆粒保持良好的形貌，但操作條件較為苛刻，一般常采用烘干的方式。

但是，采用傳統的微流控制備殼聚糖微球方法，工序繁瑣，耗時長，造粒慢，成本高，容易造成試劑浪費。

因此，本領域迫切需要開發出一種新方法來制備殼聚糖微球，以縮短流程，節省時間，減少試劑浪費，降低成本，加快造粒速度，使得殼聚糖微球在廢水處理方面有更為廣泛的應用。

發明內容

本發明提供了一種新穎的用于重金屬廢水處理的殼聚糖微球微流控一步合成法，從而解決了現有技術中存在的問題。

本發明提供了一種用于重金屬廢水處理的殼聚糖微球微流控一步合成法，該方法包括以下步驟：

a.配制殼聚糖水溶液作為分散相，其中，以所述殼聚糖水溶液的重量計，所述殼聚糖水溶液包含2-4％的殼聚糖；

b.配制加入交聯劑的油相作為連續相，其中，以所述油相的重量計，所述連續相包含2-4％的司班、0.5-2％的交聯劑和余量的正辛烷，其中所述交聯劑包括：戊二醛、乙二醇二縮水甘油醚或環氧氯丙烷；或者，所述連續相包含司班、交聯劑、液體石蠟和石油醚，其中，所述司班所占的比例為2-4％，所述交聯劑所占的比例為司班所占比例的10-50％，液體石蠟與石油醚的體積比為7:5，其中所述交聯劑包括：戊二醛的甲苯飽和溶液；

c.將所得的連續相與分散相通入微流控芯片進行剪切，形成殼聚糖液滴，并交聯固化；以及

d.將所得的交聯固化的殼聚糖顆粒進行清洗后，烘干得到殼聚糖微球。

在一個優選的實施方式中，在步驟a中，以所述殼聚糖水溶液的重量計，所述殼聚糖水溶液還包含2-4％的乙酸。

在另一個優選的實施方式中，在步驟c中，所述微流控芯片采用聚焦流通道形式。

在另一個優選的實施方式中，在步驟c中，所述微流控芯片采用親油材料加工而成。

在另一個優選的實施方式中，在步驟c中，所述微流控芯片使用3層聚甲基丙烯酸甲酯材料制備。

在另一個優選的實施方式中，在步驟c中，所述剪切為連續相剪切分散相，連續相與分散相的流速比為3:1至10:1。

在另一個優選的實施方式中，在步驟c中，所述剪切在微流控芯片的十字通道內進行。

在另一個優選的實施方式中，在步驟d中，所述殼聚糖液滴生成30-60分鐘后即可進行清洗。