CN102205231A - 一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球及其制备方法 - Google Patents

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来水利
王帆
李雯
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Abstract

本发明提供一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球：将壳聚糖或其衍生物溶解后静置脱泡，向溶液中加入硅胶并缓慢滴加NaOH溶液使固体析出，滤出固体，将洗涤后的固体干燥后研细得白色颗粒，将白色颗粒悬浮于去离子水并加入交联剂微波反应，反应后冷却、抽滤，用95％乙醇回流，烘干，研细并过筛得核-壳结构，本发明所述一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球是实心微球，可以充分发挥硅胶的物理吸附作用和包覆外层的壳聚糖或其衍生物对金属离子或阴离子物质的鳌合与吸附作用，吸附微球壳层与核层优势互补，特别是对含重金属离子的废水处理具有吸附效率高，分离容易等特点，同时采用了环境友好的材料制成，在水处理领域有很好的应用前景。

Description

一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球及其制备方法。
背景技术
含重金属离子废水处理是化工行业的重点之一。目前废水处理厂所用的絮凝剂能通过物理吸附和化学键结合来捕获水中的重金属离子，但这种絮凝剂由于絮团结构松散，容易造成分离困难并且部分会随水体流失等问题。
壳聚糖是一种天然高分子氨基多糖，由甲壳素脱乙酰基后得到。壳聚糖及其衍生物上有羟基、氨基、羧基等多种活性基团，对重金属离子的螯合、吸附能力已经受到肯定，但壳聚糖作为吸附材料在水中溶解困难，而水溶性壳聚糖又存在分离困难等诸多问题。
硅胶是由硅酸凝胶mSiO2·nH2O适当脱水而成的颗粒大小不同的多孔物质。具有开放的多孔结构，比表面(单位质量的表面积)很大，能吸附许多物质，是一种很好的干燥剂、吸附剂和催化剂载体。硅胶的吸附作用主要是物理吸附，可以让钙镁等金属离子沉淀下来，可以再生和反复使用。但是硅胶在水溶液中单独应用时吸附效率低且再生困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸附效果好、分离容易的壳聚糖包覆硅胶的吸附微球及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数将2份壳聚糖或其衍生物溶于100份质量分数为2％的乙酸水溶液后滤去不溶残渣并静置脱泡得溶液A，向溶液A中边搅拌边加入4份烘干至恒重的硅胶并在静置6-12小时后缓慢滴加质量分数为5％的NaOH溶液至pH为8-9后滤出析出的固体，将固体水洗至中性后用甲醇、乙醇各洗涤1-2次，将洗涤后的固体于20-90℃干燥后研细并过60-80目筛得白色颗粒；
(2)将白色颗粒与去离子水按1∶10-30的质量比配制成悬浮液，向悬浮液中加入白色颗粒质量2-10％的交联剂，搅拌均匀后微波反应2-10min，反应后冷却、抽滤得粗产物，将粗产物用95％乙醇回流10h后烘干至恒重，烘干后研细并过60-80目筛得白色颗粒状的壳聚糖包覆或壳聚糖衍生物包覆硅胶吸附微球。
所述交联剂为戊二醛、乙二醛、甲醛、环氧氯丙烷或者二异氰酸酯。
所述壳聚糖衍生物为羟甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖或者羧甲基壳聚糖。
所述壳聚糖包覆硅胶的吸附微球的制备方法制备的壳聚糖包覆硅胶的吸附微球，包括壳以及设置在壳内的核组成的核-壳结构，核为粉末态硅胶层，壳为壳聚糖交联缩合物或壳聚糖衍生物的交联缩合物。
本发明所述一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球是具有核-壳结构的实心微球，壳层的壳聚糖交联缩合物或壳聚糖衍生物的交联缩合物由于其独特的结构可以快速的螯合、吸附各类废水中的微量重金属离子，显著的提高了对水溶液中重金属离子的吸附能力及稳定性，核层的硅胶由于交联壳聚糖的包裹不易流失，可以充分发挥硅胶的物理吸附作用，解决了硅胶不易分离回收的问题；本发明所述壳聚糖包覆硅胶吸附微球的壳层与核层优势互补显著提高了处理重金属离子或阴离子染料废水的能力和效率，同时，由于采用了环境友好的材料制成，可再生重复使用，有广泛的应用前景。
附图说明
图1本发明所述吸附微球的剖面图，图1中：1.核；2.壳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
(1)按质量份数将2份精制壳聚糖溶于100份质量分数为2％的乙酸水溶液后用滤布滤去不溶残渣并静置脱泡得溶液A，向溶液A中边搅拌边加入4份烘干至恒重的硅胶并在静置6小时后用恒压分液漏斗缓慢滴加质量分数为5％的NaOH溶液至pH为8后滤出析出的固体，将固体水洗至中性后用甲醇、乙醇各洗涤1次，将洗涤后的固体于20℃干燥后研细并过60目筛得白色颗粒；(2)将白色颗粒与去离子水按1∶10的质量比配制成悬浮液，向悬浮液中加入白色颗粒质量2％的交联剂，所述交联剂为戊二醛，搅拌均匀后用MAS-II型常压微波合成仪(也可以是其他型号)处理2min，反应后冷却、抽滤得粗产物，将粗产物用95％乙醇回流10h除去未反应的交联剂和溶剂后烘干至恒重，烘干后研细并过60目筛得白色颗粒状的壳聚糖包覆硅胶吸附微球。
实施例2
(1)按质量份数将2份精制壳聚糖衍生物溶于100份质量分数为2％的乙酸水溶液后用滤布滤去不溶残渣并静置脱泡得溶液A，所述壳聚糖衍生物为羟甲基壳聚糖，向溶液A中边搅拌边加入4份烘干至恒重的硅胶并在静置12小时后用恒压分液漏斗缓慢滴加质量分数为5％的NaOH溶液至pH为9后滤出析出的固体，将固体水洗至中性后用甲醇、乙醇各洗涤2次，将洗涤后的固体于90℃干燥后研细并过80目筛得白色颗粒；(2)将白色颗粒与去离子水按1∶30的质量比配制成悬浮液，向悬浮液中加入白色颗粒质量10％的交联剂，所述交联剂为环氧氯丙烷，搅拌均匀后用MAS-II型常压微波合成仪(也可以是其他型号)处理反应10min，反应后冷却、抽滤得粗产物，将粗产物用95％乙醇回流10h除去未反应的交联剂和溶剂后烘干至恒重，烘干后研细并过80目筛得白色颗粒状的壳聚糖衍生物包覆硅胶吸附微球。
实施例3
(1)按质量份数将2份精制壳聚糖衍生物溶于100份质量分数为2％的乙酸水溶液后用滤布滤去不溶残渣并静置脱泡得溶液A，所述壳聚糖衍生物为羟乙基壳聚糖，向溶液A中边搅拌边加入4份烘干至恒重的硅胶并在静置9小时后用恒压分液漏斗缓慢滴加质量分数为5％的NaOH溶液至pH为8后滤出析出的固体，将固体水洗至中性后用甲醇、乙醇各洗涤1次，将洗涤后的固体于55℃干燥后研细并过70目筛得白色颗粒；(2)将白色颗粒与去离子水按1∶20的质量比配制成悬浮液，向悬浮液中加入白色颗粒质量6％的交联剂，所述交联剂为乙二醛，搅拌均匀后用MAS-II型常压微波合成/萃取反应仪微波反应5.5min，反应后冷却、抽滤得粗产物，将粗产物用95％乙醇回流10h除去未反应的交联剂和溶剂后烘干至恒重，烘干后研细并过70目筛得白色颗粒状的壳聚糖衍生物包覆硅胶吸附微球。
实施例4
(1)按质量份数将2份精制壳聚糖衍生物溶于100份质量分数为2％的乙酸水溶液后用滤布滤去不溶残渣并静置脱泡得溶液A，所述壳聚糖衍生物为羧甲基壳聚糖，向溶液A中边搅拌边加入4份烘干至恒重的硅胶并在静置8小时后用恒压分液漏斗缓慢滴加质量分数为5％的NaOH溶液至pH为9后滤出析出的固体，将固体水洗至中性后用甲醇、乙醇各洗涤2次，将洗涤后的固体于35℃干燥后研细并过60目筛得白色颗粒；(2)将白色颗粒与去离子水按1∶15的质量比配制成悬浮液，向悬浮液中加入白色颗粒质量4％的交联剂，所述交联剂为甲醛，搅拌均匀后用MAS-II型常压微波合成/萃取反应仪微波反应4min，反应后冷却、抽滤得粗产物，将粗产物用95％乙醇回流10h除去未反应的交联剂和溶剂后烘干至恒重，烘干后研细并过60目筛得白色颗粒状的壳聚糖衍生物包覆硅胶吸附微球。
实施例5
(1)按质量份数将2份精制壳聚糖衍生物溶于100份质量分数为2％的乙酸水溶液后用滤布滤去不溶残渣并静置脱泡得溶液A，所述壳聚糖衍生物为羟甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖或者羧甲基壳聚糖，向溶液A中边搅拌边加入4份烘干至恒重的硅胶并在静置11小时后用恒压分液漏斗缓慢滴加质量分数为5％的NaOH溶液至pH为8-9后滤出析出的固体，将固体水洗至中性后用甲醇、乙醇各洗涤1-2次，将洗涤后的固体于80℃干燥后研细并过80目筛得白色颗粒；(2)将白色颗粒与去离子水按1∶25的质量比配制成悬浮液，向悬浮液中加入白色颗粒质量8％的交联剂，所述交联剂为二异氰酸酯，搅拌均匀后用MAS-II型常压微波合成仪(也可以是其他型号)处理8min，反应后冷却、抽滤得粗产物，将粗产物用95％乙醇回流10h除去未反应的交联剂和溶剂后烘干至恒重，烘干后研细并过80目筛得白色颗粒状的壳聚糖衍生物包覆硅胶吸附微球。
参见图1，所述一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球的制备方法制备的壳聚糖包覆硅胶的吸附微球，包括壳2以及设置在壳2内的核1组成的核-壳结构，核1为粉末态硅胶层，壳2为壳聚糖交联缩合物或壳聚糖衍生物的交联缩合物。

Claims (4)

1.一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按质量份数将2份壳聚糖或其衍生物溶于100份质量分数为2％的乙酸水溶液后滤去不溶残渣并静置脱泡得溶液A，向溶液A中边搅拌边加入4份烘干至恒重的硅胶并在静置6-12小时后缓慢滴加质量分数为5％的NaOH溶液至pH为8-9后滤出析出的固体，将固体水洗至中性后用甲醇、乙醇各洗涤1-2次，将洗涤后的固体于20-90℃干燥后研细并过60-80目筛得白色颗粒；
(2)将白色颗粒与去离子水按1∶10-30的质量比配制成悬浮液，向悬浮液中加入白色颗粒质量2-10％的交联剂，搅拌均匀后微波反应2-10min，反应后冷却、抽滤得粗产物，将粗产物用95％乙醇回流10h后烘干至恒重，烘干后研细并过60-80目筛得白色颗粒状的壳聚糖包覆或壳聚糖衍生物包覆硅胶吸附微球。
2.根据权利要求1所述一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球的制备方法，其特征在于：所述交联剂为戊二醛、乙二醛、甲醛、环氧氯丙烷或者二异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖衍生物为羟甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖或者羧甲基壳聚糖。
4.根据权利要求1所述一种壳聚糖包覆硅胶的吸附微球的制备方法制备的壳聚糖包覆硅胶的吸附微球，其特征在于：包括壳(2)以及设置在壳(2)内的核(1)组成的核-壳结构，核(1)为粉末态硅胶层，壳(2)为壳聚糖交联缩合物或壳聚糖衍生物的交联缩合物。
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