[發明專利]一種新型的重金屬離子吸附劑及其制備方法與用途

在審

• 申請號: 201611047303.4
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN108079961A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 何本橋;孔愛群;李建新;郝英東;崔振宇
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;A23L2/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種新型的重金屬離子吸附劑，其以殼聚糖為基體，植酸或植酸鈉通過交聯劑的作用交聯于殼聚糖分子鏈上，進一步涉及所述吸附劑的制備方法和用途。本發明的吸附劑機械強度高、吸附量大、吸附效果良好、吸附速率快、可以多次重復利用，可用于重金屬污染的食品如飲料等領域，有效降低重金屬含量。本發明制備方法簡單、成本低、無污染，具有廣闊的市場前景。

技術領域

本發明屬于吸附劑領域，主要涉及一種新型生物吸附劑，其適用于從飲品中去除重金屬離子，具體來說，本發明涉及一種新型的重金屬離子吸附劑，本發明進一步涉及所述吸附劑的制備方法和用途。

背景技術

果汁中含有各種礦物質如鈣、磷、鐵、鉻、鋅、鋁、錫等，同時也可能存在著少量的銅、鉛、鎘、砷、汞等對人體有害的重金屬離子。這些金屬離子主要來源于電解液、電鍍液以及采礦、金屬冶煉過程中產生的含有鉛、銅、鎘、鉻、汞等重金屬廢水以及植物所生長的土壤、灌溉用水、施用的肥料、加工污染等。蘋果汁中鈣、磷、鐵、鉻、鋅、鈷、銅、錫等的含量大致為0.33-0.78％，其中鈣、磷、鐵含量分別約為0.11mg/g、0.09mg/g、0.003mg/g，它們通常以硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽等無機狀態或以蛋白質等有機狀態存在。這些金屬離子的含量雖少，但少量金屬離子的存在對果汁品質有一定的影響。同時，銅、鉛、砷等有害離子一旦超標，則會對人體健康造成嚴重的危害。

目前國內外還沒有較為完善的系統的方法可以去除飲品中的重金屬。專利200910186876和200910012267公開了兩種重金屬離子吸附劑，其中所述的功能化納米纖維重金屬離子吸附材料和離子交換樹脂在重金屬脫除中操作復雜，生產成本高，制備過程中有剩余單體的殘留，容易產生二次污染，而且樹脂難以生物降解。

殼聚糖是甲殼素脫乙酰化的產物，是多糖類化合物中唯一的堿性多糖，來源于自然界中含量豐富的甲殼素，其在自然界中的含量僅次于高分子聚合物纖維素。化學名稱為β-(1，4)-2-氨基-2-脫氧-R-葡萄糖，其結構中具有大量的氨基和羥基基團，和水溶液中Pb2+、Ni2+、Cd2+、Cu2+等多種金屬離子有較強的結合作用。作為金屬離子吸附劑，其具有無毒無味、含量豐富、生物相容性好、易降解等優點，是一種十分理想的重金屬吸附劑。但由于殼聚糖機械強度不高，作為堿性多糖易在酸性介質中溶解、對重金屬離子的吸附效果易受水質影響，使得殼聚糖的應用受到很大的限制。同時對水溶液中低濃度的重金屬離子存在吸附量小的問題。

針對現有吸附劑中合成有機高分子用藥劑量大、處理成本高、有二次污染等缺點，本發明提供了一種新型的吸附劑，其機械強度高、吸附量大、吸附速率快、無污染，可以多次重復利用，可以很好地應用于食品及果汁行業中有害重金屬離子的去除，對于環境保護、自然資源的綜合利用和國民經濟的發展都具有非常重要的意義。

發明內容

本發明涉及一種新型的重金屬離子吸附劑(也可稱作吸附樹脂)，其以殼聚糖為基體，植酸鈉或植酸交聯到殼聚糖分子鏈上。

其中，植酸鈉或植酸與殼聚糖的重量比為1∶5-1∶30。

所述殼聚糖分子量為4×104-7×105，殼聚糖脫乙酰度50％-95％。

所述重金屬離子吸附劑可以為微球型或其它形態，例如膜片狀或塊狀，優選為微球型。

所述重金屬離子吸附劑在濕態狀態下，呈白色，富有彈性，含水量在90％以上。干燥后外部包裹著微米級的皮層，外表面粗糙，內部水分脫除后呈現蜂窩狀的孔結構。所述結構有利于金屬離子的附著。

在濕潤狀態下，所述微球形吸附劑的直徑在2-5mm左右。