[發明專利]一種藜麥多糖-殼聚糖復合氣凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110884410.7
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113578284A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 趙兵;譚明輝;王寶;鄭淑敏;趙慶生
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/20;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王艷齋

本發明提供一種藜麥多糖?殼聚糖復合氣凝膠及其制備方法和應用，所述藜麥多糖?殼聚糖復合氣凝膠通過藜麥多糖和殼聚糖交聯得到；所述藜麥多糖?殼聚糖復合氣凝膠具有三維網絡結構。通過藜麥多糖與殼聚糖的協同作用，使所述藜麥多糖?殼聚糖復合氣凝膠具有豐富的微觀孔徑，吸附效果好，穩定性高，機械強度高，對染料、重金屬、砷化物、天然有機物都具有優異的吸附性能；而且其制備方法簡單，原料來源廣泛，能夠實現簡便、高效、綠色的制備，為污水處理提供了一種新思路。

技術領域

本發明屬于吸附材料技術領域，具體涉及一種藜麥多糖-殼聚糖復合氣凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

地表水最常見的污染包括有機污染、重金屬污染、富營養污染及其復合性污染等，水體污染直接影響人們的健康和社會的發展，對廢水進行處理和凈化是解決水污染問題的主要手段，因此，開發有效的廢水處理方法是重要的研究課題。目前處理廢水的常規方法包括膜分離法、化學沉淀法、化學氧化法、吸附法和生物降解法等，其中，吸附法具有適用范圍廣、不產生二次污染、簡便易行等優點，在廢水處理中得到了十分廣泛的應用。

在吸附法中，吸附劑的吸附性能是廢水處理效果的關鍵，傳統的吸附劑包括活性炭、膨潤土、生物質材料以及合成樹脂等。近年來，隨著人們對綠色化學和生態安全問題的重視程度逐漸提高，具有天然、可降解、可再生性質的吸附劑備受關注。

天然多糖是自然界分布廣泛、資源豐富的一類重要的天然高分子，它種類繁多，主要包括殼聚糖、纖維素、海藻酸鈉、淀粉、環糊精等。由于天然多糖結構的多樣性、價廉易得、可再生性以及可被微生物降解的特性，利用天然多糖為原料開發各種新吸附材料具有很好的研究前景。例如CN102671631A公開了一種用于酸性染料廢水處理的吸附劑的制備方法，所述制備方法為：先將β-環糊精置于一水檸檬酸中，添加PEG-400、磷酸二氫鈉后聚合成β-環糊精聚合物；然后在殼聚糖溶液中加入硅烷偶聯劑，將β-環糊精聚合物與殼聚糖進行交聯，殼聚糖與β-環糊精聚合物摩爾比為1:3，得到β-環糊精-殼聚糖多孔膜，該多孔膜可用于吸附印染廢水中的酸性染料。CN108126671A公開了一種負載型殼聚糖吸附劑及其制備方法和應用，其以殼聚糖為原料，對殼聚糖進行熱處理改性得到納米含氮碳球，再以改性殼聚糖為載體負載殼聚糖粉末，得到負載型殼聚糖納米吸附劑，該吸附劑在染料廢水和重金屬廢水吸附方面具有較好的應用前景。但是，上述吸附劑的孔隙率較低，吸附效率有待改進。

為了改善吸附劑的吸附效果，目前有研究工作將氣凝膠引入吸附劑的制備中，氣凝膠材料具有豐富的多孔結構，密度低，比表面積高，有助于改善吸附效率。天然多糖基氣凝膠是以天然多糖為前驅體，經超臨界干燥或冷凍干燥后制得。天然多糖基氣凝膠作為繼無機氣凝膠和有機聚合物氣凝膠之后的第三代氣凝膠，具備傳統氣凝膠特性的同時還具有綠色、可再生及可降解等優異性能，成為天然高分子材料研究與應用中的一個熱點。例如CN111389358A公開了一種改性氮摻碳氣凝膠的制備方法，包括如下步驟：將殼聚糖粉末與醋酸溶液混合后冷凍干燥，隨后將樣品置于管式爐中，在氮氣保護下高溫碳化，取出后放入高濃度的氫氧化鉀溶液中浸漬后過濾烘干，再次于氮氣氣氛的管式爐中高溫碳化，最后清洗、過濾、烘干，得到目標材料；該材料作為水處理中的吸附劑使用，可應用于吸附水中的孔雀石綠等。但是，天然多糖基氣凝膠(如殼聚糖氣凝膠)通常存在穩定性問題，尤其在酸性環境中的穩定性欠佳；而化學交聯和改性的方法比較復雜，且交聯或改性會影響其吸附性能。因此，用于水處理的吸附劑還面臨著原料來源單一、制備過程復雜(甚至污染環境)、回收困難等問題。

因此，開發一種吸附性能優異、綠色環保且制備方法簡便的吸附材料，是本領域亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種藜麥多糖-殼聚糖復合氣凝膠及其制備方法和應用，所述藜麥多糖-殼聚糖復合氣凝膠吸附效果好，原料來源廣泛，制備方法簡單，是一種綜合性能優異的新型吸附材料，為污水處理提供了新的思路。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：