[發明專利]一種仿生聚合物包裹的殼聚糖磁性吸附劑的制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110286254.4
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113042006A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 鄭懷禮;趙瑞;鐘政;冮沁彥;丁魏;萬鑫源;胡超
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/22
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本發明公開一種仿生聚合物包裹的殼聚糖磁性吸附劑的制備方法。將磁性殼聚糖微粒(FCS)分散在三羥甲基氨基甲烷(Tris?HCl緩沖液)中，然后分別加入不同比例的鹽酸多巴胺(PDA)，一定轉速攪拌一定時間后依次用無水乙醇和去離子水洗滌數次，干燥。Tris?HCl緩沖液的pH為8.5，磁性殼聚糖微球與Tris?HCl緩沖液的質量體積比為1mg：1mL，磁性殼聚糖微球與鹽酸多巴胺的質量比為4：1?9，攪拌反應時間為1?5h。本發明利用貽貝仿生學，通過多巴胺的氧化自聚作用，形成黏附力極強的聚多巴胺涂覆在磁性殼聚糖基體表面。制備的吸附材料具有優良的吸附能力，且穩定性強、易于分離回收。提供所述仿生聚合物包裹的殼聚糖磁性吸附劑應用去除水中的陽離子重金屬和陰離子重金屬。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，尤其涉及一種仿生聚合物包裹的殼聚糖磁性吸附劑的制備方法與應用。

背景技術

近年來，隨著工業發展和人類自身活動的增加，大量含有重金屬污染物的工業廢水和城市生活污水被排入江河湖泊。全球每年排放到環境中的有毒重金屬高達數百萬噸，其中砷為12.5萬噸，鉻為3.9萬噸，銅為14.7萬噸，汞為1.2萬噸，鉛為34.6萬噸，鎳為38.1萬噸，并且呈逐年上升的趨勢。重金屬會使生物蛋白質變性，影響人體和動物生理機能，重金屬還會污染土壤和水體對動植物產生危害，重金屬在食物鏈中會不斷地富集，濃度逐漸增加，毒性具有長期性，最終影響到人類健康。此外，對重金屬廢水的排放標準要求也越來越嚴格，如何有效地治理重金屬造成的水體污染并設法將有價金屬回收再利用已成為當下亟待解決的問題。

目前，常用的處理水中重金屬的方法有化學沉淀法、電解法、離子交換、膜分離法、蒸發濃縮、吸附法及氧化還原法等，其中，吸附去除法因成本低、工藝簡單且高效而被廣泛使用。殼聚糖富含氨基和羥基，是一種天然氨基多糖，具有生物降解性、生物相容性和生物粘附性，是一種優良的吸附材料。但是，殼聚糖在酸性條件下溶解，穩定性差、機械強度低、官能團數量有限和使用后難以分離回收等缺點嚴重限制了它的使用。近年來，人們對殼聚糖的改性的研究頗多。其中，對磁性殼聚糖的研究較為廣泛。由于引入了具有磁性的Fe₃O₄，不僅增強了殼聚糖的穩定性，而且由于Fe₃O₄具有磁性，能實現快速的分離。

但殼聚糖交聯后會大大降低殼聚糖活性基團的數量，從而降低對重金屬離子的吸附性能，可通過二次反應，在磁性殼聚糖微球上增加有機官能團。

貽貝是一種常見的海洋生物，在高鹽度、高pH的海水環境中，仍能夠穩固附著于礁石、木材等固體的表面。1983年，Waite通過對貽貝足盤黏附性能的研究，發現貽貝足絲特有的黏附特性主要來自于L-多巴(L-DOPA)和賴氨酸殘基。 2007年，Messersmith等利用多巴胺在含氧的弱堿性水溶液里發生氧化自聚的反應機制，首次制備出具有超強黏附性能的聚多巴胺涂層。自此，多巴胺仿生改性技術向多元化發展，廣泛應用于生物醫藥、能源及功能材料等領域。近年來，在環境領域，利用多巴胺豐富的官能團及強黏附涂層特性對基體材料進行界面改性也逐步成為重點研究領域之一，通過改性可對水中重金屬實現深度吸附和催化氧化，應用于污染水體的凈化與修復。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種仿生聚合物包裹的殼聚糖磁性吸附劑的制備方法，不僅解決現有殼聚糖交聯后會降低殼聚糖活性基團數量的問題，還提供了很強的黏附性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種仿生聚合物包裹的殼聚糖磁性吸附劑的制備方法，方法為將磁性殼聚糖微球均勻分散于三羥甲基氨基甲烷(Tris-HCl緩沖液)中，搖勻后加入一定量質量比的鹽酸多巴胺(PDA)于上述溶液中進行反應，然后用無水乙醇和去離子水依次洗滌，干燥后得到仿生聚合物包裹磁性生物聚合吸附材料。