[發(fā)明專利]一種高密度位點圓形納米片的制備方法及其吸附血鉛的應用

有效

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• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113753903B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設計）人: 陳學平;潘建明
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18;B82Y40/00;B01J20/28;B01J20/10;B01D15/08;C02F1/28;C02F101/20
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本發(fā)明屬于環(huán)保和生物醫(yī)用功能材料技術領域，公開了一種適用于選擇性分離鉛離子的高密度位點吸附劑的制備方法及應用。以正戊醇為油相，水相為乙醇和含有氯化鈉的氨水的混合物，以低能乳化的方式制備乳液體系，利用硅烷偶聯(lián)劑在油水界面的水解縮合和囊泡的坍塌，制備圓形的納米片；功能化修飾以超支化技術為核心，增加材料表面的有效官能團密度。不僅解決了納米片堆疊導致的位點掩蔽的問題，而且有效的增加材料表面各功能位點密度。制備的高密度氧化硅納米片用于水溶液中鉛離子的吸附，可在20min內(nèi)達到吸附平衡，最大吸附容量高達390mg/L，實現(xiàn)了吸附劑在吸附速率和吸附容量方面的突破；在血液中鉛離子去除方面，去除效率達85％。

技術領域

本發(fā)明屬于環(huán)保和生物醫(yī)用功能材料制備技術領域，涉及一種適用于選擇性高效富集血液中鉛離子納米片的制備方法，尤其涉及一種基于含鹽液滴體系和超支化技術合成含有高密度位點圓形納米片吸附劑的方法，及其在血液中鉛離子去除領域的應用。

背景技術

鉛是分布廣泛、耐腐蝕和熔點低的重金屬元素之一，具有良好的延展性和可塑性，因此在化工行業(yè)、軍工行業(yè)和建筑材料等方面具有廣泛的使用。目前，世界上各個國家對鉛資源的需求量依然持續(xù)增大。與此同時，由于鉛的開采、冶煉以及不徹底回收，造成鉛離子的污染日趨嚴重。隨后，排放的鉛離子通過水體、空氣、土壤等進入生物體，最終通過食物鏈進入人體。已有研究表明：鉛在人體內(nèi)難以降解，其不斷累積可以形成血鉛，而血鉛超標可直接導致鉛中毒，表現(xiàn)出人體神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等系統(tǒng)的疾病。兒童和孕婦尤其容易受鉛污染的影響，鉛中毒可引起兒童智力低下，以及學習能力和感知能力降低。近十年來，血鉛中毒的事件在我國各地時有發(fā)生，對鉛污染以及血鉛中毒的有效處理已經(jīng)引起了廣泛的關注。

已有的鉛污染治理方法有沉淀法、絮凝法、離子交換法和吸附法等，其中吸附法能夠?qū)崿F(xiàn)鉛離子的高效富集回收，而且吸附過程中能夠避免二次污染，同時具有操作方法簡單、吸附劑可重復回收利用等優(yōu)點，是公認的鉛污染治理有效的手段。因此，開發(fā)新型的吸附劑，實現(xiàn)鉛離子的選擇性回收利用，緩解鉛離子污染帶來的危害，已經(jīng)成為極其重要的研究領域。目前，治療鉛中毒的方法仍然依賴于使用螯合劑促進鉛的排泄，但同時螯合劑帶來的副作用仍不可避免。近年來，研究人員將治療血鉛中毒的希望聚焦在血液灌流策略上，通過血液體外的循環(huán)去除掉血液中的重金屬鉛，達到解毒的目的。該方法對吸附劑的生物相容性以及鉛離子的吸附性能提出了新的要求。因此，開展吸附劑的設計、制備工作，促進對鉛離子污染治理以及血鉛中毒相關領域的應用具有重大意義。

硅是地殼中含量僅次于氧元素的化學元素，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式。二氧化硅材料具有良好的生物相容性，常被用于生物材料的制備。此外，二氧化硅材料表面具有豐富的官能團，且易于表面進一步功能化修飾，是良好的吸附劑基底材料。同時，已有報道表明，帶有巰基和羧基的巰基琥珀酸對鉛離子具有較強的選擇性辨識能力，L-半胱氨酸與其具有相似的結構和相同的官能團，其富電子的硫元素、氮元素和羧基的氧元素，凸顯了其在吸附鉛離子領域方面的潛在應用。

吸附劑的形貌結構以及表面官能團的數(shù)量決定了材料的吸附效率。多孔吸附劑在增大材料比表面積的同時會延長吸附劑的吸附平衡時間，而納米片狀的材料具有較高的比表面積，能夠最大限度的暴露功能位點，縮短吸附劑的平衡時間。但是目前納米片吸附劑種類有限，納米片堆疊造成的位點掩蔽問題還沒有很好地解決。此外，傳統(tǒng)吸附劑表面功能位點的密度有限，造成吸附容量尚不理想。已有吸附劑的制備方法耗時長，且在材料結構和表面功能化方面已經(jīng)達到邊界，難以在固有的吸附容量基礎上取得突破性進展。超支化技術能夠成倍提高接枝的功能單體數(shù)量，從而顯著增加吸附劑表面功能位點的密度。

發(fā)明內(nèi)容