[發明專利]一種基于改性魔芋葡甘聚糖的吸附材料的制備方法

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• 申請號: 201710544280.6
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN109201010A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 徐榮娥;李洪平;鄧小鵬;張達榮
• 申請（專利權）人: 陜西鎮安華興特色農產品開發有限公司
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
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本發明公開了一種基于改性魔芋葡甘聚糖的吸附材料的制備方法，其特征是：將魔芋葡甘聚糖浸泡于有機小分子溶脹溶劑和水的混合溶液中，進行溶脹2—24小時，然后真空抽濾，固體物用有機小分子溶劑洗滌除去殘留的水分；將溶脹后的魔芋葡甘聚糖加入到用有機小分子溶劑溶解的具有孤電子對或/和游離電子的雜環或芳香衍生物中，在催化劑存在下、于50℃—120℃的溫度攪拌反應1—72小時，然后將反應后物料用沉淀溶劑沉淀后過濾，固體物經洗滌、干燥，即制得改性魔芋葡甘聚糖粉末。采用本發明，改性魔芋葡甘聚糖具有吸附重金屬離子的特性，可廣泛用于礦業、化工、核工業等所產生的重金屬離子和放射性核素廢水等的處理。

技術領域

本發明屬于葡甘聚糖衍生物的制備方法，涉及一種基于改性魔芋葡甘聚糖的吸附材料的制備方法。本發明方法制備的改性魔芋葡甘聚糖作為吸附材料、特別適用于重金屬(包括多數稀土金屬元素和放射性核素)廢水的處理。

背景技術

重金屬(包括多數稀土金屬元素和放射性元素)廢水主要來源于礦業、電鍍業、化工及核工業等，此類行業產生的含重金屬包括多數稀土金屬元素和放射性核素的廢水如果排入天然水體系，不僅對水生物構成威脅，而且可能通過沉淀、吸附及食物鏈富集而大量積聚，嚴重破壞生態系統，并最終危害人類健康。

重金屬包括多數稀土金屬元素和放射性核素，具有生物富集性。水生生物在體內富集的重金屬和放射性核素濃度可達到周圍環境介質中濃度的數百至數萬倍，沿食物鏈逐級轉移，同時在生物內臟長期積累，達到一定程度后出現毒性；更有甚者，富含的放射性組份會導致生物基因發生變異，隨著時間的積累最終會導致生物突變等難以估量的惡果。因此，微量重金屬和放射性核素即具有潛在的危險性；當金屬離子和放射性核素被生物體吸收后，除以離子存在外，還可與生物體內的蛋白質、核酸及磷酸結合，形成有機或無機絡合物；而重金屬離子和放射性核素及其化合物的毒性，一般都是通過與生物機體中活性成分的結合而發揮作用的，與生物體結合作用越強，則毒性越強。特別是微量、低放射性核素浸入生物體引起的內照射傷害越來越受到人們的關注。需要從廢水中去除或回收重金屬包括多數稀土金屬元素和放射性核素的另一個原因，是因為某些金屬和放射性核素具有工藝重要性或者具有戰略意義，因而具有較高的回收利用價值。

現有技術中，國內外對重金屬包括多數稀土金屬元素和放射性核素廢水的處理仍不夠完善，遠不能達到對環境及生物體沒有危害的程度。這是由于目前重金屬包括多數稀土金屬元素和放射性核素廢水無論采用何種方法都不能使其中的重金屬和放射性核素分解破壞，僅能轉移其存在的位置。例如化學沉淀處理，廢水中的重金屬和放射性核素從溶解的離子狀態轉變為難容性化合物而沉淀轉入污泥中。因此，若只注意廢水本身的處理，而忽視處理后的無害化處理，任其流失于環境中，就會造成二次污染。吸附法是回收廢水中微量重金屬包括多數稀土金屬元素和放射性核素的最有效方法，并具有適應范圍廣、處理效果好、可回收有用的重金屬和放射性核素以及吸附材料可重復使用等優點，已有的吸附材料包括礦物質、無機鹽、活性炭、合成樹脂等；國內外廣泛使用的吸附劑是活性炭，雖然活性炭能夠吸附許多化學物質，但對重金屬離子和放射性核素的吸附容量小，一般只有30-40mg/g，而且再生困難及其價格昂貴都是巨大的難題；離子交換樹脂吸附容量較高，但只對某些特定的吸附離子具有吸附能力，而且再生困難，價格高；天然沸石和粘土的價格便宜，但對重金屬離子和放射性核素的吸附容量低，一般小于10mg/g。為此，許多研究者致力于新型吸附材料的研究與開發，近年來對天然生物質材料用于水體系中重金屬和放射性核素的吸附已有許多研究報道，但是這些物質的吸附能力不強或工業應用有缺陷等問題。

魔芋葡甘聚糖是一種天然高分子多糖，其分子中包括葡萄糖殘基和甘露糖殘基兩個主要組份，以β-1,4-糖苷鍵連接，同時在甘露糖殘基的三位碳上還存在短支鏈結構，而在六位碳上還存在少量乙酰基，這些乙酰基的存在控制了分子水溶性的大小。魔芋葡甘聚糖具有親水性、凝膠性、成膜性等多種特性和一些特殊的生理功能，可廣泛用于環保、食品、醫藥、化工及生物領域；作為一種可再生天然資源來源充足、可生物降解、具有化學可修飾官能團；具有一定的金屬離子絡合能力。

發明內容