[發(fā)明專利]一種殼聚糖/ZIF-8復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110223165.5
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN113019332B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧啟芳;肖金花;顧洪旭;魏明志;郭恩言
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

本發(fā)明涉及了一種殼聚糖ZIF?8復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。所述殼聚糖/ZIF?8復(fù)合材料的微觀形貌為殼聚糖相互交結(jié)在一起，形成三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，ZIF?8納米顆粒均勻負載在三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖上。本發(fā)明還提供上述殼聚糖/ZIF?8復(fù)合材料的制備方法：(1)制備殼聚糖微球；(2)制備殼聚糖/ZIF?8復(fù)合材料。本發(fā)明制備的殼聚糖/ZIF?8復(fù)合材料結(jié)合了殼聚糖和ZIF?8的優(yōu)點，通過其獨特的三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)和活性官能團之間的氫鍵，靜電相互作用，π?π共軛和金屬配位效應(yīng)，對污水中有機物、陰離子的吸附能力和吸附效率遠遠高于純殼聚糖微球和過量負載ZIF?8納米顆粒的殼聚糖微球。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種殼聚糖/ZIF-8復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于吸附技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

如今，世界水污染問題日趨嚴重，水處理問題也變得越來越嚴峻。水資源是人類生產(chǎn)和生活不可缺少的自然資源，也是生物賴以生存的環(huán)境資源。但是，許多來自化工、制藥、紡織等行業(yè)的有機污染物直接排入水源，導(dǎo)致水體污染程度增加，有機污染物存在于各種工業(yè)廢水中，使生活在地球表面的部分人口不能充分獲得潔凈新鮮的水。被污染的水中含有大量有毒、致癌的有機化合物、染料和農(nóng)藥，這不僅直接影響著人類的健康，也直接影響著生態(tài)系統(tǒng)。現(xiàn)有污水的處理方法主要以吸附為主，吸附具有方法操作簡單，處理效果優(yōu)異，吸附劑價格低廉，處理過程無二次污染等優(yōu)點，在處理水污染方面應(yīng)用廣泛。

殼聚糖是由甲殼素通過脫乙酰產(chǎn)生的天然的陽離子多糖，是最豐富的生物聚合物之一。殼聚糖上存在的氨基和羥基等官能團使其能與陰離子染料相互作用，因此殼聚糖可以通過吸附的方式吸附污染物。并且由于其獨特的優(yōu)勢，如無毒，低成本，可生物降解性等，殼聚糖已被廣泛研究，成為潛在的染料吸附劑。多項研究表明，殼聚糖可以通過吸附方式有效去除水中的污染物。然而，殼聚糖具有機械強度和耐熱性較差，穩(wěn)定性較弱和酸溶解性以及表面積較低等局限性。為了解決上述問題，采取了很多改性方法來開發(fā)其性能。近年來，有很多關(guān)于殼聚糖基復(fù)合材料用于吸附廢水中的各種污染物的研究，例如沸石(International Journal of Biological Macromolecules,2017,95,895-902)、纖維素(Journal of Hazardous Materials,2019,369,483-493)、二氧化硅(Microporous andMesoporous Materials,2019,278,44-53)和含碳材料(International Journal ofBiological Macromolecules,2018,112,1048-1054；International Journal ofBiological Macromolecules,2018,109,598-610)等。基于殼聚糖的復(fù)合材料顯示出具有更穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，更好的孔性能和高吸附性能的復(fù)合材料。

中國專利文獻CN104258822A公開了一種殼聚糖及殼聚糖季銨鹽復(fù)合磁性微球及制備方法。微球主要以殼聚糖和殼聚糖季銨鹽，致孔劑PEG、PVP，溶于醋酸溶液加入磁性顆粒，然后將其逐滴加入到液體石蠟、Span 80溶液里面攪拌均勻，然后再逐滴加入多聚磷酸鈉水溶液攪拌，最后用戊二醛交聯(lián)得到殼聚糖及殼聚糖季銨鹽復(fù)合磁性微球。然而，純殼聚糖微球的吸附能力很低。

通過原位共混改性殼聚糖基是提高吸附能力的一種有前途的方法。金屬有機骨架(MOFs)是一種由金屬陽離子或團簇與有機配體的配位構(gòu)成的金屬配位聚合物，因此可以獲得具有高結(jié)晶度和孔隙率的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。沸石咪唑啉骨架8(ZIF-8)是MOF的一個子類，具有高化學(xué)穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，比表面積大以及有效的表面位點多等特點；并且由于其孔徑分布、孔徑形狀和化學(xué)性質(zhì)等特點，具有作為染料選擇性吸附分子篩的作用。然而，納米MOF仍然具有一些缺陷，例如由于納米顆粒的特性而易于聚集，并且在回收時容易丟失。