[發明專利]一種檸檬酸接枝殼聚糖小球的制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110083934.6
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112871142B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 張文斌;高忠本;汪暉;吳天龍;利進卓
• 申請（專利權）人: 廣州市環境保護技術設備有限公司
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 廣州瑞之凡知識產權代理事務所(普通合伙) 44514
• 代理人: 黃愛君

本發明公開了一種檸檬酸接枝殼聚糖小球的制備方法和應用，屬于重金屬吸附劑技術領域。其制備方法包括以下步驟：將殼聚糖加入到攪拌的CTAB溶液中，保持攪拌狀態，然后加入檸檬酸，混合均勻得凝膠；將所得凝膠倒入滴定管中，并在磁力攪拌下逐滴滴入到氫氧化鈉溶液中，收集得到濕凝膠球；將所得濕凝膠球進行冷凍干燥處理，得所述檸檬酸接枝殼聚糖小球。該小球可以極大的提高吸附量、對特定離子的選擇性更強，可應用于重金屬元素的去除和回收處理，同時可以改善小球在水中的穩定性，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于重金屬吸附劑技術領域，具體涉及一種檸檬酸接枝殼聚糖小球的制備方法和應用。

背景技術

工業化以及城市化產生的大量重金屬廢水(如鉛、鉻、砷、鎘、銅等)的排放，嚴重危害了人體健康，尤其是大多數金屬離子及其化合物易于被水中的懸浮顆粒所吸附而沉淀于水體的沉積層中，長期污染水體，對人體產生毒性效應。目前，處理水中重金屬的方法包括化學沉淀法、離子交換法、膜濾法、電化學法、反滲透法、溶劑萃取法、吸附法等。其中吸附法具有成本低、效率高等顯著優勢，因而被廣泛用于水體中重金屬污染的治理。同時，各種吸附劑中，生物吸附劑由于具有來源廣泛、不會造成二次污染以及價格低廉等優勢而受到了廣泛關注。

殼聚糖(CS)是由甲殼素經脫乙酰而得到的除纖維素外第二大類天然高分子材料，具有氨基和羥基官能團，是可生物再生的堿性多糖類高分子。殼聚糖具有來源廣泛、生物降解性、生物相容性、抗菌性、無毒副作用的優勢，是一種良好的生物吸附劑，對重金屬離子的配位能力較強。殼聚糖吸附重金屬屬于物理吸附，它本身不與重金屬離子形成新的有機化合物仍然保持原始多糖分子結構，其吸附力來自于它分子上的多鍵角螯合鉗，和EDTA、六偏磷酸鈉等有機酸和鹽類似，利用低電位強行俘獲帶有陽電荷的水溶性金屬離子，俘獲后形成不溶性納米微粒并沉淀。在弱酸性條件下，殼聚糖的氨基容易發生質子化而導致殼聚糖的強度下降甚至發生溶解，從而在一定程度上限制了其應用范圍。目前，許多技術針對殼聚糖進行改性，以提高其吸附功能。

例如，中國專利申請201910189724.8公開了一種改性磁性殼聚糖吸附劑的制備方法，首先采用甲基三乙基氯化銨對殼聚糖進行改性，獲得高吸附能力的改性殼聚糖，然后再采用包埋-凝膠法制備殼聚糖磁性微球，在制備中加入六方相三氧化鎢粉末，應用其特殊的六方通道，增加殼聚糖磁性微球的孔隙率和比表面積，從而提高磁性殼聚糖對污染物的吸附能力，獲得改性磁性殼聚糖吸附劑。該發明制備的改性磁性殼聚糖吸附劑具有良好的孔隙率和吸附能力，與金屬離子螯合活性位點增多，可應用于水處理中常見金屬離子、有機物的吸附，成本低，效率高。

中國專利申請201810946874.4公開了一種檸檬酸接枝殼聚糖小球的制備方法，包括如下步驟：1)殼聚糖-檸檬酸凝膠的制備：向檸檬酸溶液中加入殼聚糖，攪拌均勻，得到殼聚糖-檸檬酸凝膠；2)檸檬酸接枝殼聚糖濕凝膠球的制備：將步驟1)得到的殼聚糖-檸檬酸凝膠倒入滴定管中，并在磁力攪拌下逐滴滴入到氫氧化鈉溶液中，收集得到檸檬酸接枝殼聚糖濕凝膠球；3)檸檬酸接枝殼聚糖小球的制備：將步驟2)得到的檸檬酸接枝殼聚糖濕凝膠球進行冷凍干燥處理后，得到殼聚糖-檸檬酸小球。本發明屬于重金屬吸附劑技術領域，在提高檸檬酸接枝殼聚糖小球吸附性能的同時，兼顧了生物相溶性，提高了穩定性，可廣泛應用于銅離子等重金屬吸附。

重金屬元素中，許多元素仍有很大的回收利用價值，但是目前重金屬吸附技術中，針對特定離子的選擇性吸附仍有很大的提高空間。有鑒于此，本申請提供一種檸檬酸接枝殼聚糖小球的制備方法，可以極大的提高吸附量、對特定離子的選擇性更強，有利于重金屬元素的回收處理，同時改善小球在水中的穩定性，具有更好的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種檸檬酸接枝殼聚糖小球的制備方法和應用，通過使用檸檬酸、溴代十六烷基三甲胺對殼聚糖進行反應改性，引入羧基基團和長鏈，通過調整檸檬酸、溴代十六烷基三甲胺(CTAB)和殼聚糖的相對用量，實現對金屬離子的特定吸附。同時改變空間位阻，提高其在水中的穩定性。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：