CN103937779A - 一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料制备及环境保护技术领域，特别涉及一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法。本发明方法具体方案为：首先，将一定量的壳聚糖溶于乙酸溶液中，加入海藻酸钠，完全溶解后加入酿酒酵母，搅拌均匀；其次，将定量的二价铁盐和三价铁盐溶解后分散到上述溶液中；最后，将混合液通过注射器滴入碱液中，形成磁性壳聚糖固定化微生物颗粒。这是一种吸附性能优异的生物固定化材料。本发明制备方法简单、易于操作。通过本发明方法制备的生物吸附材料可用于放射性废水的处理。

Description

一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法
技术领域
本发明属于材料制备及环境保护技术领域，特别涉及一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法。
背景技术
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物，是除纤维素外世界含量第二大丰富的天然聚合物。壳聚糖分子中存在大量的氨基和羟基，这些活性基团可以很好的络合金属离子以及放射性核素。壳聚糖具有来源广泛、生物相容性好、无毒无害、抗菌性、易生物降解、二次污染小等优点，是一种良好的吸附剂。
尽管壳聚糖吸附重金属离子以及放射性核素已有许多研究报道，但在工业应用方面还存在一定弊端：比如，在酸性溶液中，壳聚糖分子中的-NH2容易被质子化而溶于水，从而影响了其吸附性能且不利于吸附剂的回收。壳聚糖主要是以片状和粉末状形式存在的，很难快速有效的从水体中分离。同时壳聚糖弱的机械强度和化学抵抗力也限制了壳聚糖的广泛应用。将磁性分离技术应用得到壳聚糖吸附中，制备磁性壳聚糖复合材料，可有效解决壳聚糖难分离、弱的机械强度和弱的化学抵抗力的问题。同时采用固定化技术，将酿酒酵母包埋在磁性颗粒中，可以大大的增加材料的吸附性能，提高处理效率。磁性化生物固定颗粒作为吸附剂具有固液接触好、传质速率高、吸附容量大等优点，近年来受到广泛关注。
壳聚糖本身不具有磁性，将壳聚糖与磁性物质(Fe3O4)有机结合，可以实现对材料的磁性化，进而采用磁分离技术达到快速分离的目的。同时，酿酒酵母的加入，增强了材料的吸附性能。而磁性材料的加入，增加壳聚糖生物固定化颗粒的机械稳定性。此外，磁性壳聚糖生物固定化颗粒后续处理简单，使得其在放射性废水处理行业中更具应用前景。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法。
一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，其具体步骤如下：
(1)将壳聚糖溶于乙酸溶液中，制成壳聚糖乙酸溶液，然后加入海藻酸钠，待完全溶解后加入酿酒酵母，搅拌均匀；
(2)将三价铁盐和二价铁盐按照一定比例溶于步骤(1)所得溶液中，搅拌使其混合均匀；
(3)将步骤(2)所得混合溶液滴入到NaOH溶液中，磁力搅拌1h～2h，固化2h～2.5h，成形的颗粒用去离子水反复清洗，直至洗液呈中性，得到磁性壳聚糖生物固定化颗粒，将该颗粒干燥备用。
步骤(1)中所述乙酸溶液中乙酸的质量分数为2％～3％。
所述步骤(1)中所加入的海藻酸钠与壳聚糖的质量比为(1～1.5)：2。
所述步骤(1)中所加入的酿酒酵母与壳聚糖质量比为(5～10)：1。
所述步骤(2)中所加入的三价铁盐与二价铁盐的摩尔比为2：1。
步骤(2)中所述三价铁盐为Fe2(SO4)3·9H2O，所述二价铁盐为FeSO4·7H2O。
步骤(3)中所述NaOH溶液中NaOH的质量分数为10％～20％。
一种应用磁性壳聚糖生物固定化颗粒处理放射性废水的方法，其具体方案如下：将含Sr2+废水溶液放入容器中，加入通过上述方法制备得到的磁性壳聚糖生物固定化颗粒，搅拌或振荡20h～24h。
本发明的有益效果为：
本发明的磁性壳聚糖生物固定化颗粒制备方法简单，整个反应过程在温和条件下即可完成，所用原料价廉易得，对外界环境条件无特殊要求，占用空间小；相对于壳聚糖，磁性壳聚糖生物固定化颗粒机械强度高，吸附容量大，并且磁分离技术可以达到快速分离的目的；相对于放射性核素的现有处理技术，本发明所制备材料成本较低，且不存在二次污染。
附图说明
图1a和图1b分别为不同比例尺下本发明磁性壳聚糖生物固定化颗粒的SEM电镜照片，图1c为本发明磁性壳聚糖生物固定化颗粒的EDAX图；
图2为吸附时间对本发明磁性壳聚糖生物固定化颗粒吸附Sr2+的影响曲线；
图3为不同初始pH值下本发明磁性壳聚糖生物固定化颗粒吸附容量的变化曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将2g壳聚糖溶于100mL质量分数为2％的乙酸溶液中，加入1g海藻酸钠，待完全溶解后，加入20g酿酒酵母，搅拌均匀；
(2)将三价铁盐(Fe2(SO4)3·9H2O)和二价铁盐(FeSO4·7H2O)按照摩尔比2:1溶于步骤(1)所得溶液中，搅拌0.5h使其混合均匀；
(3)将步骤(2)所得溶液用注射器缓缓滴入到质量分数为10％的NaOH溶液中，磁力搅拌1h，固化2h，形成的颗粒用去离子水反复清洗，一直到洗液成中性为止，得到磁性壳聚糖生物固定化颗粒，将磁性壳聚糖生物固定化颗粒干燥备用。
实施例2
一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将4g壳聚糖溶于100mL质量分数为3％的乙酸溶液中，加入1g海藻酸钠，待完全溶解后，加入20g酿酒酵母，搅拌均匀；
(2)将三价铁盐(Fe2(SO4)3·9H2O)和二价铁盐(FeSO4·7H2O)按照摩尔比2:1溶于步骤(1)所得溶液中，搅拌0.5h使其混合均匀，静置1h；
(3)将步骤(2)所得溶液用注射器缓缓滴入到质量分数为20％的NaOH溶液中，磁力搅拌2h，固化2h，形成的颗粒用去离子水反复清洗，一直到洗液成中性为止，得到磁性壳聚糖生物固定化颗粒，将磁性壳聚糖生物固定化颗粒干燥备用。
将所得样品进行SEM-EDAX分析，结果如图1所示。由图1可看出，制备的磁性壳聚糖生物固定化颗粒的直径为1mm，酿酒酵母包埋在在颗粒的网格状结构中，EDAX图谱中Fe特征峰的存在，从而证明了合成了Fe3O4，颗粒为磁性的。
实施例3
一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将2g壳聚糖溶于100mL质量分数为2％的乙酸溶液中，加入1g海藻酸钠，待完全溶解后，加入10g酿酒酵母，搅拌均匀；
(2)将三价铁盐(Fe2(SO4)3·9H2O)和二价铁盐(FeSO4·7H2O)按照摩尔比2:1溶于步骤(1)所得溶液中，搅拌0.5h使其混合均匀，静置1h；
(3)将步骤(2)所得溶液用注射器缓缓滴入到质量分数为20％的NaOH溶液中，磁力搅拌1h，固化2h，形成的颗粒用去离子水反复清洗，一直到洗液成中性为止，得到磁性壳聚糖生物固定化颗粒，将磁性壳聚糖生物固定化颗粒干燥备用。
实施例4
磁性壳聚糖生物固定化颗粒用于Sr2+的吸附去除研究。
将实施例1所制备的磁性壳聚糖生物固定化颗粒用于Sr2+的吸附去除研究，其实验步骤如下：
(1)配制初始浓度为10mg/L的Sr2+溶液，以容积为20mL的试剂瓶为反应器，每个反应器中加入15mL Sr2+水溶液及30mg所制备的磁性壳聚糖生物固定化颗粒，将反应器密封后置于台式恒温振荡培养箱中反应。振荡箱温度设为25℃，转速设为150rpm。
(2)于不同时间取样，将样品用0.22μm的微孔滤膜过滤后，采用原子吸收法分析剩余Sr2+的浓度。
(3)配制初始浓度为10mg/L的Sr2+溶液，调节其初始pH值分别为3、4、6、8、10，以容积为20mL的试剂瓶为反应器，每个反应器中加入15mL Sr2+水溶液及30mg所制备的磁性壳聚糖生物固定化颗粒，将反应器密封后置于台式恒温振荡培养箱中反应。振荡箱温度设为25℃，转速设为150rpm，反应4h，反应达平衡，测定溶液中剩余Sr2+浓度。
图2给出了磁性壳聚糖生物固定化颗粒吸附对Sr2+的吸附容量随时间的变化曲线。从图中可以看出，吸附容量随着时间增加而增加；在前1h内，磁性壳聚糖生物固定化颗粒吸附速度很快，吸附容量达到饱和吸附容量80％左右；吸附时间为4h时，吸附过程基本达到平衡。通过对吸附数据进行动力学拟合，可用拟二级动力学方程描述该吸附过程。
图3给出了不同初始pH值下磁性壳聚糖生物固定化颗粒对Sr2+的吸附容量的变化图。可以看出，在pH值为3～10时，磁性壳聚糖生物固定化颗粒的吸附容量随着体系pH值的增加而增加并逐渐趋于平稳。

Claims (8)

1.一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将壳聚糖溶于乙酸溶液中，制成壳聚糖乙酸溶液，然后加入海藻酸钠，待完全溶解后加入酿酒酵母，搅拌均匀；
(2)将三价铁盐和二价铁盐按照一定比例溶于步骤(1)所得溶液中，搅拌使其混合均匀；
(3)将步骤(2)所得混合溶液滴入到NaOH溶液中，磁力搅拌1h～2h，固化2h～2.5h，成形的颗粒用去离子水反复清洗，直至洗液呈中性，得到磁性壳聚糖生物固定化颗粒，将该颗粒干燥备用。
2.根据权利要求1所述的一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述乙酸溶液中乙酸的质量分数为2％～3％。
3.根据权利要求1所述的一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中所加入的海藻酸钠与壳聚糖的质量比为(1～1.5)：2。
4.根据权利要求1所述的一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中所加入的酿酒酵母与壳聚糖质量比为(5～10)：1。
5.根据权利要求1所述的一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中所加入的三价铁盐与二价铁盐的摩尔比为2：1。
6.根据权利要求1所述的一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述三价铁盐为Fe2(SO4)3·9H2O，所述二价铁盐为FeSO4·7H2O。
7.根据权利要求1所述的一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述NaOH溶液中NaOH的质量分数为10％～20％。
8.一种应用磁性壳聚糖生物固定化颗粒处理放射性废水的方法，其特征在于，具体方案如下：将含Sr2+废水溶液放入容器中，加入通过权利要求1-7任意一项权利要求所述的制备方法制备得到的磁性壳聚糖生物固定化颗粒，搅拌或振荡20h～24h。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106190918A (zh) * 2016-07-28 2016-12-07 江苏科技大学 一株泡囊短波单胞菌及其在制备固定化微生物吸附剂中的应用
CN106984290A (zh) * 2017-06-02 2017-07-28 河南工程学院 可吸附重金属离子的壳聚糖/海藻酸钠磁性复合微球的制备方法
CN107055810A (zh) * 2017-01-17 2017-08-18 湖南大学 一种具有磁性的生物纳米材料的制备方法及其应用
CN108588063A (zh) * 2018-03-23 2018-09-28 环境保护部华南环境科学研究所 利用磁性壳聚糖凝胶球固定化厌氧铁氨氧化菌的方法
CN114130804A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 北京师范大学 用于放射性污染土壤清洗去污修复的化学清洗反应器系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101279776A (zh) * 2008-05-21 2008-10-08 东华大学 一种新型磁性吸附剂快速去除铜离子的方法
CN102258981A (zh) * 2011-05-27 2011-11-30 清华大学 磁性壳聚糖纳米微粒的制备及其处理重金属废水的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101279776A (zh) * 2008-05-21 2008-10-08 东华大学 一种新型磁性吸附剂快速去除铜离子的方法
CN102258981A (zh) * 2011-05-27 2011-11-30 清华大学 磁性壳聚糖纳米微粒的制备及其处理重金属废水的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WAN ET AL: "Adsorption of Cu(II) ions in aqueous solution using chitosan beads, chitosan–GLA beads and chitosan–alginate beads", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
胡彦涛等: "磁性修饰生物酵母细胞吸附锶的研究", 《中国化学会第26届学术年会现代核化学与放射化学分会场论文集》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106190918A (zh) * 2016-07-28 2016-12-07 江苏科技大学 一株泡囊短波单胞菌及其在制备固定化微生物吸附剂中的应用
CN107055810A (zh) * 2017-01-17 2017-08-18 湖南大学 一种具有磁性的生物纳米材料的制备方法及其应用
CN107055810B (zh) * 2017-01-17 2020-06-23 湖南大学 一种具有磁性的生物纳米材料的制备方法及其应用
CN106984290A (zh) * 2017-06-02 2017-07-28 河南工程学院 可吸附重金属离子的壳聚糖/海藻酸钠磁性复合微球的制备方法
CN106984290B (zh) * 2017-06-02 2020-01-07 河南工程学院 可吸附重金属离子的壳聚糖/海藻酸钠磁性复合微球的制备方法
CN108588063A (zh) * 2018-03-23 2018-09-28 环境保护部华南环境科学研究所 利用磁性壳聚糖凝胶球固定化厌氧铁氨氧化菌的方法
CN114130804A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 北京师范大学 用于放射性污染土壤清洗去污修复的化学清洗反应器系统

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