[發明專利]一種高效捕獲碘蒸氣膠原纖維氣凝膠材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010723453.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111841505B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 周建;朱輝
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J13/00;B01D53/02;B01J20/30
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 張忠慶

本發明公開了一種高效捕獲碘蒸氣膠原纖維氣凝膠材料的制備方法，包括：將膠原纖維加入水中，超聲清洗，洗至中性，過濾后烘干；將清洗后的膠原纖維于粉碎機中粉碎，取膠原纖維加入水中，然后加入堿改性劑溶液混合，得到混懸液；將混懸液移入聚四氟乙烯水熱反應釜中，進行水熱反應，冷卻，沖洗至中性，過濾后于烘箱中干燥；將干燥產物浸泡在戊二醛溶液中，于恒溫振蕩箱固化一定時間后，用去離子水中和無水乙醇反復沖洗3?5次；將產物于去離子水中沖洗至中性后于低溫冰箱中進行冷凍后，在真空低溫冷凍干燥機中干燥，即得膠原纖維氣凝膠高效捕獲碘蒸氣材料。本發明制備過程簡單、成本低、綠色環保，避免了制備過程中對環境造成的二次污染。

技術領域

本發明屬于生物質廢棄資源用于環境中放射性碘蒸氣吸附的環保領域，具體為一種高效捕獲碘蒸氣膠原纖維氣凝膠材料的制備方法。

背景技術

隨著制革行業的興起，皮革市場需求較大，但制革過程中原材料動物皮的利用率不高，造成了大量的皮革原材料浪費，特別是粒徑較小的廢料很難再次利用，同時對環境也造成嚴重的污染。如何對皮革廢料資源實現再次利用，一直是研究者關注的熱點問題。研究表明，通過對皮革廢料按常規方法進行清洗、堿處理、脫水等處理后，可以轉化為親水性較強的膠原纖維。作為天然高分子物質，膠原纖維由三條多肽鏈組成的螺旋結構，具有獨特的分子結構和優越的物理性能，其含有多種官能團，包括-OH、-COOH、-NH₂和-CONH₂等，含有眾多分子內氫鍵。膠原纖維雖具有很強的親水性能，并不溶于水，而是在水中發生溶脹后呈分散狀態，展現出優越的比表面積，且具有良好的生物相容性，后期很容易進行生物降解，不會對環境造成污染，這些特性使其具有廣泛的應用，研究表明其對鐵、銅、鉛、鎘、鈾等許多金屬離子具有較強的吸附作用。

隨著我國核能工業的快速發展，對核能放射性廢物的安全處理已成為人們日益關注的焦點，特別是日本福島核電站的泄露，導致周邊地區環境中存在大量的放射性氣體碘和無機碘，其中¹²⁹I半衰期最長(1.6×10⁷年)，能引起甲狀腺病變等輻照危害，自然界存在的放射性碘最終也會通過食物鏈途徑富集在人體內。因此，對環境氣體中放射性氣態碘的去除是非常重要的任務。目前對放射性氣態碘的吸附材料主要有沸石類和活性炭，但后期不易處理、循環利用率較低、實際應用費用高等因素限制其廣泛應用。近年來COFS、MOFS、POPs、CMPs和氣凝膠等吸附材料表現較好，具有大的比表面積和豐富的微孔結構，對氣態碘具有較強的吸附作用，但由于制備過程復雜、制備成本高、穩定性低和后期不易處理等問題，限制了實際應用。

發明內容

針對以上技術缺陷，本發明提供一種制備成本低、制備工藝簡單、不會對環境造成二次污染、吸附碘蒸氣容量高、穩定性高、可天然生物降解的膠原纖維氣凝膠材料。本發明結合膠原纖維的特性，首先對膠原纖維進行堿處理，使分子內氫鍵斷裂，暴露出更多的羥基和氨基，增強對碘蒸氣的親和能力。然后經過水熱反應釜處理，使內部交聯鍵不可逆斷開，穩定結構和性質。再通過冷凍干燥技術，制備成質地輕、比表面積大，多孔且穩定的絮狀膠原纖維氣凝膠材料。此氣凝膠材料增強了對碘蒸氣的吸附能力，其吸附作用主要以物理吸附為主，化學吸附為副的技術特征。

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種高效捕獲碘蒸氣膠原纖維氣凝膠材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將膠原纖維加入去離子水中，在超聲清洗機中超聲清洗5h，洗至中性，過濾后于烘箱中烘干；

步驟二、將清洗后的膠原纖維于粉碎機中粉碎，取膠原纖維加入去離子水中，然后加入堿改性劑溶液混合，得到混懸液；

步驟三、將混懸液移入聚四氟乙烯水熱反應釜中，進行水熱反應，然后冷卻到室溫；反應產物去離子水中沖洗至中性，過濾后于烘箱中干燥；將干燥產物浸泡在戊二醛溶液中，于恒溫振蕩箱固化一定時間后，用去離子水中和無水乙醇反復沖洗3-5次；