[發明專利]一種用于重金屬離子吸附的超支化聚酰胺改性海藻酸鈉微球及其制備方法

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• 申請號: 201811272164.4
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109261138A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 王莉莉;吳明華;李恒;余德游;王煒;王懿佳;倪華剛
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種用于重金屬離子吸附的超支化聚酰胺改性海藻酸鈉微球及其制備方法，其制備方法包括以下步驟：(1)將海藻酸鈉溶液逐滴滴加到CaCl₂溶液中，邊加邊攪拌，進行交聯反應；反應結束后過濾、洗滌，得到海藻酸鈉微球；(2)將海藻酸鈉微球投加到戊二醛溶液中，再加入鹽酸，進行醛基化反應；過濾、洗滌，得到表面含有醛基的海藻酸鈉微球；(3)將表面含有醛基的海藻酸鈉微球投入到超支化聚酰胺溶液中，反應結束后過濾、洗滌、干燥，得到超支化聚酰胺改性海藻酸鈉微球。本發明的制備方法采取海藻酸鈉先成球，后接枝的策略，可使接枝基團完全暴露在微球表面，有效增加了接枝基團的利用率。

技術領域

本發明涉及制備重金屬離子吸附劑的方法，尤其涉及一種用于重金屬離子吸附的超支化聚酰胺改性海藻酸鈉微球及其制備方法。

背景技術

隨著中國工業的發展，越來越多的重金屬被排放到環境中，引起嚴重的重金屬污染。重金屬離子有很高的毒性，難以生化降解，能在自然環境中長期存在，同時可以通過食物鏈等在生物體內不斷富集，給自然環境和人類健康帶來了嚴重危害。因此，如何降低重金屬離子污染并有效回收重金屬資源是當今社會面臨的重要課題。

吸附法因具有設備簡單、適用范圍廣、處理效果好等優點而被廣泛采用。吸附劑是決定高效能吸附處理過程的關鍵因素。結合現代化學改性技術和材料復合技術，開發價廉、高性能、可再生的環境友好型吸附劑，是重金屬污染控制與治理的關鍵，也是重金屬吸附研究的發展方向。

天然生物質材料具有良好的生物相容性、生物可降解性、無毒性等優點，因而受到廣泛關注。將生物質資源用于重金屬離子吸附材料的制備，一方面是由于其分子結構中孔隙度較高、比表面積較大，能與重金屬離子發生物理吸附；另一方面，生物質分子結構中含有豐富的重金屬離子吸附基團，如-COOH、-OH、-NH₂等，可通過離子交換、鰲合等作用方式吸附重金屬離子。

在眾多的天然生物質材料中，藻類具有良好的吸附可溶性重金屬的特性，如綠藻對砷、銅、鉛、汞、鎳等重金屬都表現良好的吸附能力。從海帶或馬尾藻中提取出來的海藻酸鈉，由1，4-聚-β-D-甘露糖醛酸(M單元)和α-L-古洛糖醛酸(G單元)通過1，4-糖苷鍵連接，并由不同GG、GM或MM片段以一定比例構成。分子結構中含有大量-OH、-COO-等活性官能團，通過離子交換或絡合作用可與重金屬離子反應形成鹽，并在一定的條件下可以脫去重金屬離子再生。海藻酸鈉本身具有溶解性好、無毒、生物相容性好、可自然降解等優點，因此被廣泛研究用于重金屬離子吸附領域。

粉末形式的海藻酸鈉不便于分離和循環利用，因此一般將海藻酸鈉用不同的交聯劑制成多孔膜、水凝膠或微球后用于重金屬離子的吸附。但交聯劑的使用會占據海藻酸鈉的功能基團，影響其對重金屬的吸附能力。為了克服上述缺陷，許多研究集中在對海藻酸鈉進行功能基團接枝后再進行交聯，一定程度上增加了海藻酸鈉的穩定性和吸附性能，但仍然存在一定的不足：接枝的功能基團仍然有一部分參與了交聯；大多數功能基團被包埋在微球的內部，只有部分功能基團裸露在微球表面發揮吸附作用，達不到理想的吸附效果。

因此，研發兼具穩定性、低成本和高效吸附性能的重金屬離子吸附劑是一項緊迫的任務。

發明內容

本發明提供了一種用于重金屬離子吸附的超支化聚酰胺改性海藻酸鈉微球及其制備方法，該制備方法簡單方便，重現性好，制備得到的超支化聚酰胺改性海藻酸鈉微球具有高效重金屬離子吸附性能。

具體技術方案如下：

一種用于重金屬離子吸附的超支化聚酰胺改性海藻酸鈉微球的制備方法，包括以下步驟：

(1)將海藻酸鈉溶液逐滴滴加到CaCl₂溶液中，邊加邊攪拌，進行交聯反應；反應結束后過濾、洗滌，得到海藻酸鈉微球；

(2)將海藻酸鈉微球投加到戊二醛溶液中，再加入鹽酸，進行醛基化反應；過濾、洗滌，得到表面含有醛基的海藻酸鈉微球；