[發明專利]一種能可視化識別并除去汞離子的殼聚糖基水凝膠吸附劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110467500.6
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113070050B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 邱曉勇;郝京誠;崔基煒;黃俊;甄曰菊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻龍

本發明提供了一種能可視化識別并除去汞離子的殼聚糖基水凝膠吸附劑及其制備方法與應用。本發明的制備方法包括步驟：聚乙二醇與4?醛基苯甲酸經反應制備得到苯甲醛端基化的聚乙二醇；羅丹明6G酰肼與苯甲醛端基化的聚乙二醇經反應制備得到聚乙二醇修飾的羅丹明6G酰肼；以苯甲醛端基化的聚乙二醇為交聯劑，將聚乙二醇修飾的羅丹明6G酰肼共價交聯到殼聚糖上，制備得到環境友好，生物安全性高的水凝膠吸附劑。本發明水凝膠吸附劑對汞離子顯示優異的吸附選擇性和去除能力，并顯示特異性顏色變化，因此能用于水溶液中可視化識別并高效除去汞離子；另外由于該吸附劑呈塊體狀，在吸附結束后易于去除，在實際應用中便于操作。

技術領域

本發明涉及一種能可視化識別并除去汞離子的殼聚糖基水凝膠吸附劑及其制備方法與應用，屬于功能材料技術領域。

背景技術

水環境重金屬污染不論對生態環境還是人體健康都造成了很大的威脅，其中的汞離子作為廣泛存在且毒性最強的重金屬離子之一，由于它能通過食物鏈進入生物體，透過血腦屏障，在腦組織和腎臟等部位富集，對生物體的損害極大。對于水體汞離子污染可以通過化學沉淀、電化學還原、聚沉、膜分離、吸附、滲透等方法處理，其中的吸附法由于廉價、高效、易于操作等特點而受到人們的廣泛關注。

殼聚糖是甲殼素脫乙酰化的產物，主要存在于蝦蟹、昆蟲等節肢動物的外殼中，是自然界中存在的第二大豐富的生物聚合物。由于殼聚糖分子中大量的氨基和羥基基團，對重金屬離子有很強的螯合作用，并且殼聚糖無毒、易于降解，是制備重金屬離子吸附劑的優異材料。但殼聚糖水溶性差、比表面積低，不能被直接用作吸附劑，因此需要通過物理或化學方法對其改性并賦予其功能性，最常用的是嫁接或交聯的辦法。例如，中國專利文獻CN110586045A公開了一種兩性磁性殼聚糖吸附劑的制備方法和應用，通過溶劑熱“一鍋法”合成磁性殼聚糖，在戊二醛的作用下通過席夫堿反應制得硫脲修飾的磁性殼聚糖；再在催化劑的作用下將磁性殼聚糖表面通過酰胺化反應接枝羧基制得兩性磁性殼聚糖吸附劑。該發明制備的為磁性粉末材料，用于吸附Cr(VI)和Cd(II)。中國專利文獻CN104607152A公開了一種羅丹明衍生物修飾的熒光磁性吸附劑。該熒光磁性吸附劑的合成方法為：以戊二醛為交聯劑，使殼聚糖包覆四氧化三鐵納米微粒制備磁性殼聚糖微球，通過環氧氯丙烷的作用，將帶有氨基的羅丹明類衍生物分子“粘附”到磁性殼聚糖表面得到熒光磁性復合吸附劑粉末；該吸附劑用于汞離子吸附和識別。中國專利文獻CN105817208A公開了一種羅丹明B接枝殼聚糖吸附劑及其制備和應用。先將羅丹明B和水合肼反應制得羅丹明B酰肼；然后以乙二醛為交聯劑，將羅丹明B酰肼接枝到殼聚糖上得到吸附劑。該吸附劑可用于環境水樣中汞離子的吸附與檢測。但以上所制備吸附劑均是粉末形式，吸附劑后期難以從溶液中分離，或需要借助外加磁場才能分離，在實際應用中存在極大缺陷；另外，目前殼聚糖吸附劑的制備通常采用以乙二醛、戊二醛等作為交聯劑，而這類醛類小分子交聯劑具有明顯的生物毒性，會造成水處理過程中的二次污染。在吸附性能方面，目前用于除去汞離子的殼聚糖吸附劑較少，且吸附性能不高(汞離子去除率不超過90％)。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種能可視化識別并除去汞離子的殼聚糖基水凝膠吸附劑及其制備方法與應用。本發明制備方法簡單，采用低毒的苯甲醛端基化的聚乙二醇作為交聯劑，經與羅丹明6G酰肼反應后所得聚乙二醇修飾的羅丹明6G酰肼同樣具有環境友好，生物安全性高的特點；然后將其共價交聯到殼聚糖上，制備得到殼聚糖基水凝膠吸附劑。本發明方法制備的吸附劑無毒、生物安全性高，對汞離子具有顏色識別功能、較好的吸附選擇性和吸附性，能夠有效去除水中汞離子，并且易于后期分離。

本發明的技術方案如下：

一種能可視化識別并除去汞離子的殼聚糖基水凝膠吸附劑，所述吸附劑為具有三維多孔結構的塊體狀材料，孔徑為100-200μm。

上述能可視化識別并除去汞離子的殼聚糖基水凝膠吸附劑的制備方法，包括步驟：

(1)于溶劑A中，在催化劑作用下，聚乙二醇和對甲醛苯甲酸經反應制備得到苯甲醛端基化的聚乙二醇(DF-PEG)；