CN104477868B

CN104477868B - 一种鲍鱼壳羟基磷灰石的制备方法

Info

Publication number: CN104477868B
Application number: CN201410785869.1A
Authority: CN
Inventors: 陈景帝; 温振梁; 钟胜男; 王自豪; 张其清
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: CN104477868A

Abstract

本发明公开了一种鲍鱼壳羟基磷灰石的制备方法，以鲍鱼壳为主要原料，将鲍鱼壳表层物质清理后自然风干，粉碎过筛200目，得到鲍鱼壳粉末。将鲍鱼壳粉末和磷酸盐按Ca/P摩尔比为1.67取量，加去离子水溶解，用NaOH溶液调体系pH值，将搅拌均匀的混合液通过水热方法合成羟基磷灰石。本发明制备方法简单，原料来源广泛，成本低廉，易于推广。

Description

一种鲍鱼壳羟基磷灰石的制备方法

技术领域

本发明属于材料制备和纳米制造领域，具体涉及一种鲍鱼壳羟基磷灰石的制备方法。

背景技术

由于贝类养殖加工业的快速发展，使得废弃贝类的处理成为一个急需的问题。福建省是水产大省，贝类水产丰富。连江县地处福建东部沿海，属中亚热带气候，气候温和，港湾和岛屿众多，近海地形平坦开阔，潮流通畅，为连江渔业生产尤其是鲍鱼养殖创造了得天独厚的条件，是我国在同一海区养殖来自不同地理带和不同国家鲍种的最适宜地区。2009年全县鲍鱼养殖量达10亿只，年产量为1.2万吨，占福建全省产量的62.8％，全国总产量的28.3％，已成为中国鲍鱼养殖的第一大县。2010年5月，经专家组现场考察和评审后，由中国水产流通与加工协会授予“中国鲍鱼之乡”的称号。连江县鲍鱼养殖始于1989年，通过二十余年的实践探索，连江县已突破了人工育苗和养殖技术中的关键问题，总结了一套适合当地环境条件的养鲍方法与技术，形成了鲍鱼海上筏式和陆上工厂化两种养殖方式互补的良好局面。由于养殖品种适宜、方法得当、技术先进，养鲍业发展迅猛，成为连江县水产养殖业的第一大产业，推动了渔区经济的发展，但是产量猛增的同时这也带来了一个严重的问题，大部分的贝类加工后的空壳被废弃在海岛、渔村、及城镇周边，这不仅造成了自然资源的浪费，而且对环境也造成了污染。

鲍鱼壳作为贝类的一种，为鲍科类动物的贝壳，是珍贵的药材，又名石决明，具有清热平肝，滋阴壮阳的功效，虽然我国是鲍鱼养殖大国，每年产生近千吨的鲍鱼壳，但大多数作为废物被丢弃。鲍鱼壳的主要成分是碳酸钙，其含量在90％以上，故钙元素及其丰富，有机质含量较低，还含有Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Cr等微量元素，而有害元素As、Pb、Hg的含量极低。而钙元素作为人体必须的一种矿质元素，约占成人体重的2％左右，人体内的钙元素主要存在于人体骨骼和牙齿当中，维持人的正常发育和骨骼及牙齿的正常生长，约占总量的99％，其余1％分布在血液、细胞间及软骨组织参与各项生命活动。日常生活中，如果钙的摄入不足，人体就会出现骨组织与牙齿的缺损，正是当今临床面临的重大难题之一。而骨骼及牙齿的修复方法有：自体骨移植修复、异体、异种骨移植修复和金属合金、高分子聚合物等各种人工骨替代材料的移植修复。然而，自体骨供应来源有限，异体、异种骨存在免疫排斥反应和疾病感染的风险，而医学领域长期以来广泛使用的金属合金、有机聚合物等医学材料，其成分与人体自然骨完全不同，将其作为骨修复的替代材料，其生物相容性较差。由于羟基磷灰石与人体骨的无机化学成分及其相近而被广泛地用于骨和牙齿的修复材料。

羟基磷灰石是白色粉末，属于六方晶系，是人体骨骼和牙齿的主要成分，具有良好的生物相容性，将其植入人体后，对人体的组织无排斥反应，是一种良好的骨组织修复材料及药物释放载体或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白的作用。羟基磷灰石的常见方法有沉淀法、水热法、水解法及固相合成法等。

发明内容

本发明的目的在于解决贝类水产经加工后空壳被废弃所造成的资源浪费和污染环境的问题，同时提供一种以鲍鱼壳为主要的钙源的羟基磷灰石的制备方法，用做骨和牙齿的修复材料。本发明制备方法简单，原料来源广泛，成本低廉，易于推广。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种鲍鱼壳羟基磷灰石的制备方法：以鲍鱼壳为主要原料，利用水热合成法制备羟基磷灰石。

包括以下步骤：

（1）用醋酸溶液浸泡鲍鱼壳6～10小时，以去除鲍鱼壳的表层物质，然后自然风干；

（2）将风干后的鲍鱼壳进行粉碎研磨，用200目滤网进行筛选，获得鲍鱼壳粉末；

（3）将鲍鱼壳粉末和磷酸盐分别用去离子水溶解，混合，并不断地搅拌，用1mol/LNaOH

溶液调节体系的pH值；

（4）将步骤（3）制得的混合液进行水热反应；

（5）反应结束后，自然冷却至室温，离心，沉淀冻干，得到所述的鲍鱼壳羟基磷灰石。

各步骤的工艺参数如下：

步骤（1）中醋酸溶液的浓度为10～30vol.％；

步骤（3）中鲍鱼壳粉末和磷酸盐的用量按Ca/P摩尔比为n(Ca²⁺):n(PO₄ ^3-)=1.67：1计；调节混合液体系pH为8～12；磁力搅拌时间为30～60min；

步骤（4）中水热反应温度为120～200℃；水热反应时间为6h～24h；水热反应设备为聚四氟乙烯为内衬的反应釜；

步骤（5）中离心转数为8500rpm；离心时间为10～15min；用去离子水洗离三遍，离心温度为室温；冻干前需预冻处理，冻干时间为2～3d。

所述的鲍鱼壳为皱纹盘鲍、杂色鲍、褶鲍、澳洲鲍、羊鲍、耳鲍、白鲍的鲍鱼壳中的一种或几种。

所述的磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠中的一种或几种。

本发明的显著优点在于：本发明以鲍鱼壳为主要原料，利用水热合成法制备羟基磷灰石，用作骨和牙齿修复材料，不添加有机模板剂，无毒副作用，原料来源广泛，制备方法简单，成本低廉，易于推广。

相对于其他羟基磷灰石的制备方法有以下优点：

（1）原料来源于贝类水产被废弃的贝壳，来源广泛，成本低廉，变废为宝，又改善环保问题；

（2）使用水热合成法得到的羟基磷灰石结晶性好，反应过程无团聚，无需高温灼烧处理，通过改变水热条件（水热时间、水热温度等）可调控羟基磷灰石的转化率；

（3）该羟基磷灰石的制备过程不添加有机模板剂，无毒无毒副作用，生物相容性好；

（4）该羟基磷灰石的制备工艺较简单，操作方便，易于推广。

附图说明

图1为实施例3制得的羟基磷灰石的X射线衍射图谱。

图2为实施例3制得的羟基磷灰石的扫描电子显微图。

具体实施方式

实施例1

1）将鲍鱼壳用体积分数为30％的醋酸溶液浸泡12h后，去除表层物质，用去离子水冲洗赶紧，自然风干；

2）将风干后的鲍鱼壳进行粉碎研磨，用200目滤网进行筛选，获得鲍鱼壳粉末；

3）取鲍鱼壳粉末2.0g，磷酸氢二铵1.5847g（按Ca/P摩尔比为n(Ca²⁺):n(PO₄ ^3-)=1.67；0.002mol的羟基磷灰石来计算），放入100ml烧杯中，先加入20ml去离子水溶解，并用磁力搅拌器进行搅拌，同时用1mol/L的NaOH溶液调体系的pH值为10.0左右，搅拌30min。

4）将混合均匀的溶液转移至高压反应釜中，放入烘箱，进行水热反应，温度为150℃，反应时间为6h。

5）反应结束后，将高压反应釜从烘箱取出，自然冷却至室温，进行离心，得到羟基磷灰石沉淀，离心转速为8500rpm，时间为10min，温度为室温，用去离子水洗离三遍。

6）离心后的沉淀先预冻处理后，经冻干得到样品，测得HAP含量约为80.5%。

实施例2

4）将混合均匀的溶液转移至高压反应釜中，放入烘箱，进行水热反应，温度为150℃，反应时间为18h。

6）离心后的沉淀先预冻处理后，经冻干得到样品，测得HAP含量约为81.6%。

实施例3

4）将混合均匀的溶液转移至高压反应釜中，放入烘箱，进行水热反应，温度为150℃，反应时间为72h。

6）离心后的沉淀先预冻处理后，经冻干得到样品，测得HAP含量约为90.0%。

图1为实施例3制得的羟基磷灰石的X射线衍射图谱。从图中可以看出羟基磷灰石特征衍射峰。（带星号）

图2为实施例3制得的羟基磷灰石的扫描电子显微图。从图中可以看出羟基磷灰石的形貌为棒状，大小约为200nm。

以上所述仅为本发明的制备方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种鲍鱼壳羟基磷灰石的制备方法，其特征在于：以鲍鱼壳为主要原料，利用水热合成法制备羟基磷灰石，包括以下步骤：

（3）将鲍鱼壳粉末和磷酸盐分别用去离子水溶解，混合，并不断地搅拌，用1mol/LNaOH溶液调节体系的pH值；

（4）将步骤（3）制得的混合液进行水热反应；

（5）反应结束后，自然冷却至室温，离心，沉淀冻干，得到所述的鲍鱼壳羟基磷灰石；

步骤（1）中醋酸溶液的浓度为10～30vol.％；

2.根据权利要求1所述的鲍鱼壳羟基磷灰石的制备方法，其特征在于：所述的鲍鱼壳为皱纹盘鲍、杂色鲍、褶鲍、澳洲鲍、羊鲍、耳鲍、白鲍的鲍鱼壳中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的鲍鱼壳羟基磷灰石的制备方法，其特征在于：所述的磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠中的一种或几种。