[發(fā)明專利]一種κ-卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810379711.2
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108579628A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 門毅;楊美玲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01J13/00;B01J20/20;B01J20/24;C02F1/28;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了一種κ?卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球的制備方法，屬于廢水處理領(lǐng)域。將κ?卡拉膠、氧化石墨烯和水混合，得到凝膠；將得到的凝膠滴加到氯化鈣溶液中成球，得到κ?卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球。本發(fā)明將氧化石墨烯包封于κ?卡拉膠凝膠球中，制得了κ?卡拉膠/氧化石墨烯凝膠球。由于氧化石墨烯和κ?卡拉膠的相互交聯(lián)和堆積，κ?卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球形成了致密的孔結(jié)構(gòu)，孔增加了材料的吸附面積，且凝膠球的內(nèi)部有很多孔和褶皺，摻雜了氧化石墨烯的凝膠球孔徑比純卡拉膠凝膠小球的孔徑小，褶皺密集，孔和密集的褶皺為吸附有機染料提供了大的比表面積，提高了吸附量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種κ-卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

每年，超過70萬噸的有機染料被廣泛應(yīng)用于皮革、印染、紡織和塑料等工業(yè)領(lǐng)域。在使用染料的過程中大約有15％的有機染料被排放到環(huán)境中，因此產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢水。并且，這些有機染料大多是有毒、不可降解的，會對生物體產(chǎn)生危害。因此將污染物從環(huán)境水體中去除是一項具有重要意義的研究課題。

作為生物高分子，天然多糖由連接在長鏈上的大量糖原環(huán)組成，其大多分布在植物、真菌中，同時，由于其分布廣泛、價格低廉、環(huán)境友好、無毒等，使其在食品、醫(yī)藥、生物、環(huán)境等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。多糖中的長鏈與豐富的羥基使其具有良好的吸附應(yīng)用潛力，多種天然多糖類吸附劑目前已經(jīng)得到了研究。卡拉膠是從某些種類的紅藻中萃取得到的硫酸酯化多糖高分子聚合物。卡拉膠因其結(jié)構(gòu)中的硫酸鹽基團含量和位置的不同，可分為7種，其中以κ-卡拉膠最為常見，應(yīng)用也最廣泛。κ-卡拉膠主要從麒麟菜屬藻類植物中提取，它由重復(fù)的α(1→3)-D-半乳糖-4-硫酸鹽和β(1→4)-3,6-脫水-D-半乳糖二糖單元所組成。由于κ-卡拉膠含有豐富的羥基和磺酸基團，可以用于吸附水中的陽離子有機染料。現(xiàn)有技術(shù)中，如羅文超等以竹筍下腳料為原料提取纖維素并進行改性后，添加κ-卡拉膠并在環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)下制備得到竹筍復(fù)合水凝膠(參見《改性竹筍纖維水凝膠的制備與表征及其對亞甲基藍(lán)吸附性能研究》,羅文超等,現(xiàn)代食品科技,2015,31(3):165～171)，但是存在對染料吸附容量低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種κ-卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球及其制備方法和在廢水吸附中的應(yīng)用。采用本發(fā)明提供的制備方法得到的κ-卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球具有致密的孔結(jié)構(gòu)，提高了吸附容量。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種κ-卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球的制備方法，包括以下步驟：

(1)將κ-卡拉膠、氧化石墨烯和水混合，得到凝膠，所述凝膠中κ-卡拉膠質(zhì)量濃度為0.5％～1.5％；

(2)將所述步驟(1)得到的凝膠滴加到氯化鈣溶液中成球，得到κ-卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中κ-卡拉膠的質(zhì)量、氧化石墨烯的質(zhì)量和水的體積比為0.5g:0.1～0.3g:35～100mL。

優(yōu)選地，所述κ-卡拉膠的質(zhì)量、氧化石墨烯的質(zhì)量和水的體積比為0.5g:0.1～0.3g:50mL。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中氯化鈣溶液的濃度為0.5mol/L。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中凝膠與氯化鈣溶液的用量比為1g:5mL～3g:50mL。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中成球后還包括：將得到的成球體系依次固化和水洗，得到κ-卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法得到的κ-卡拉膠/氧化石墨烯凝膠小球，包括κ-卡拉膠和包封在所述κ-卡拉膠中的氧化石墨烯。

優(yōu)選地，所述κ-卡拉膠與氧化石墨烯的質(zhì)量比為5：1～3；