[發明專利]含有重金屬離子印跡交聯殼聚糖納米纖維膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710321085.7
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107159157A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 李巖;李夢琪;徐小燕
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明屬于重金屬離子吸附材料技術領域，涉及一種含有重金屬離子印跡交聯殼聚糖納米纖維膜及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著工農業的發展，重金屬離子對水環境的污染越來越嚴重。由于重金屬具有富集性，且在水體中不易被降解，毒性大，而且又能在生物體內累積并參與生物圈循環，人類又通過飲水及食物鏈，最終攝入重金屬進入身體內，進而對各種器官造成損傷和病變。因此，有效地去除廢水中重金屬離子已成為當前迫切的任務。目前，物理處理法中的吸附法是一種公認的且經濟有效的方法。在眾多的吸附材料中，殼聚糖由于含有大量可與金屬離子螯合的活性氨基和羥基官能團，并且來源廣泛，價格低廉，因此常被作重金屬離子吸附劑。然而，殼聚糖的化學穩定性和熱穩定性較差，螯合基團利用率不高，吸附能力較差，限制了對重金屬離子的高效率吸附。

殼聚糖用于廢水中重金屬離子的吸附報道文獻較多，但殼聚糖通常是以片狀或顆粒的形式進行吸附，吸附量小。如在吸附Pb(II)時，片狀殼聚糖及顆粒狀殼聚糖最大吸附飽和量分別是12.6mg/g(Bassi R,Prasher SO,Simpson BK.Removal of selected metal ions from aqueous solutions using chitosan flakes.Separation Science and Technology,2000,35:547-560)和100.1mg/g(Chen AH,Yang CY,Chen CY,Chen CY,Chen CW.The chemically crosslinked metal-complexed chitosans for comparative adsorptions of Cu(II),Zn(II),Ni(II)and Pb(II)ions in aqueous medium.Journal of Hazardous Materials,2009,163:1068-1075)，而靜電紡絲殼聚糖納米纖維可以達到263.2mg/g(Haider S,Park SY.Preparation of the electrospun chitosan nanofibers and their applications to the adsorption of Cu(II)and Pb(II)ions from an aqueous solution.Journal of Membrane Science,2009,328:90-96)。為了提高殼聚糖在酸性溶液中的穩定性，殼聚糖往往需要進行交聯，交聯的結果導致吸附性能降低，離子印跡技術的引入很好地解決了過度交聯和過低吸附效率的問題(Chen AH,Yang CY,Chen CY,Chen CY,Chen CW.The chemically crosslinked metal-complexed chitosans for comparative adsorptions of Cu(II),Zn(II),Ni(II)and Pb(II)ions in aqueous medium.Journal of Hazardous Materials 2009；163:1068-75)。到目前為止，有關印跡殼聚糖吸附材料僅限于單一離子的印跡，且以殼聚糖顆粒居多(孫勝玲,馬寧,王愛勤.銅模板交聯殼聚糖對金屬離子的吸附性能研究.離子交換與吸附,2004,20(3):193-198)，未見殼聚糖靜電紡絲納米纖維的多重印跡用于重金屬離子吸附材料方面的應用。

申請號為201110146164.1的中國發明專利公開了一種殼聚糖納米纖維膜吸附材料及其制備方法，所述吸附材料的制備方法包括以下步驟：將殼聚糖紡絲溶液加入靜電紡絲設備用靜電紡絲法制備出殼聚糖納米纖維膜；將得到的殼聚糖納米纖維膜在堿性溶液中浸泡后，經清洗和干燥處理得到殼聚糖納米纖維膜吸附材料。構成所述吸附材料的納米纖維的平均直徑為100-600nm，所述吸附材料的孔隙率為15-60％。不同于上述對比專利，本發明制備的殼聚糖靜電紡絲納米纖維膜吸附材料在溶液中的穩定性好，優于現有吸附材料，且具有生物相容性好、成本低、原料來源廣、可重復使用的特點。尤其值得一提的是，本發明所述吸附材料可以同時選擇性吸附溶液中的重金屬離子，且吸附量大，如同時對Pb²⁺、Cd²⁺及Cu²⁺的吸附量可達552mg/g、332mg/g和313mg/g。

發明內容