[發明專利]一種殼聚糖-聚乙烯醇接枝硅藻土復合材料的制備及應用

在審

• 申請號: 202110056864.5
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112892495A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 趙德坤;趙立山;趙青芳
• 申請（專利權）人: 武漢金特明新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/52;C02F1/56;C02F101/10;C02F101/30
• 代理公司: 深圳市蘭鋒盛世知識產權代理有限公司 44504
• 代理人: 馬世中

本發明涉及硅藻土技術領域，且公開了一種殼聚糖?聚乙烯醇接枝硅藻土復合吸附材料，復合材料對水中的磷以及海藻具有更高的吸附性，經過改性后的復合材料具有更高的比表面積，與水中磷的接觸面積更高，硅藻土與殼聚糖之間能夠形成更大的網狀結構，而且殼聚糖具有的大量的氨基也會對磷進行吸附，同時，殼聚糖具有的大量游離氨基，會使得復合材料表面帶大量正電荷，并借助復合材料間形成的架橋作用絮凝藻細胞，顯著增加了復合材料對藻細胞的吸附能力，通過接枝聚乙烯醇，使得復合材料具有更高的親水性，從而進一步提升復合材料的吸附效果。

技術領域

本發明涉及硅藻土技術領域，具體為一種殼聚糖-聚乙烯醇接枝硅藻土復合材料的制備及應用。

背景技術

由于日益增加的人為活動影響，許多湖泊都遭受水質富營養化問題的困擾，并對當地的社會經濟發展產生了負面影響，水體的營養化污染會造成水華的爆發，因此治理水體的富營養化即對水華進行控制，磷是湖泊生態系統的主要限制養分，由于農業肥料和其他的人為活動而引入湖泊的過量磷是藻類大量繁殖的原因，也是造成湖泊富營養化的主要因素，在治理湖泊營養化的過程中，由于化學方法對環境造成危害，生物方法的應用限制多，因此，物理方法是解決富營養化的重要方向，吸附是從水中去除磷和海藻的有效方法，通過吸附劑吸附的磷可以有效地螯合，使其無法用于植物生長，因此被廣泛用于湖泊修復中。

硅藻土，又稱硅藻泥，主要成分是SiO₂，是一種耐用、極輕的礦物材料，具有比表面積大，孔隙率高，吸附性好，成本低等特點，它主要由硅藻的骨骼化石組成，硅藻曾經是海洋的浮游生物和藻類，在硅藻土表面發現了游離的羥基，硅藻土由于其獨特的理化性能，已作為各種液體的過濾介質投入到工業應用中，在對其進行了一系列實驗室規模的實驗中發現，以硅藻土作為吸附劑去除廢水中的污染物具有巨大的潛力，但傳統的礦物類吸附劑對藻類的吸附能力不足，單獨使用時，投入量大，且只適合在高鹽度的水體中使用，對淡水中的海藻的吸附效果不理想，同時，硅藻土只吸附藻類細胞，對營養元素磷的作用并不明顯，故不能作為長期使用的吸附劑使用，而殼聚糖作為生物吸附劑近幾十年來引起了人們的廣泛關注，與合成聚合物吸附劑相比，殼聚糖具有生物相容性，生物降解性和無毒性等優勢，由于其結構包含許多可以與磷元素螯合的胺和羥基，因此，殼聚糖是磷的極佳吸附劑，通過將硅藻土與殼聚糖發生協同作用，能夠明顯提升對磷與海藻的吸附能力。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種殼聚糖-聚乙烯醇接枝硅藻土復合材料的制備及應用，解決了純硅藻土對水中磷與海藻吸附能力差的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種殼聚糖-聚乙烯醇接枝硅藻土復合吸附材料，所述碳納米管-聚乙二醇接枝殼聚糖膜復合材料的制法包括以下步驟：

(1)將殼聚糖超聲分散在去離子水中，加入過硫酸鉀后，再加入醋酸乙烯酯和鏈轉移劑甲醇，進行改性反應，待反應結束，使用乙醇洗滌，再使用去離子水洗滌，干燥，之后將苯作為萃取劑經索氏提取，烘干，得到聚醋酸乙烯酯接枝殼聚糖；

(2)將聚醋酸乙烯酯接枝殼聚糖添加到質量濃度為3-8％的氫氧化鈉的甲醇溶液中，回流進行醇解反應，待反應結束后，抽濾洗滌干燥，得到聚乙烯醇接枝殼聚糖；

(3)將硅藻土放置在氫氧化鈉溶液中，進行改性反應，其中，硅藻土和氫氧化鈉之間的質量比為10:2-4，反應的溫度為90-120℃，反應的時間為1-3h，待反應結束后，過濾并洗滌至中性，得到多孔硅藻土；

(4)將γ-氨丙基三乙氧基硅烷，去離子水，乙醇放入燒杯中，攪拌均勻后，使用甲酸調節pH至3-4，然后加入多孔硅藻土，超聲分散均勻后進行氨基化反應，待反應結束后洗滌，得到氨基化硅藻土；

(5)將氨基化硅藻土轉移至四氫呋喃溶劑中，再加入苯偏三酸酐后，攪拌均勻，進行羧基化反應，得到羧基化硅藻土；