CN105860108B - 高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：A、配制成0.5～20g/L的γ‑聚谷氨酸溶液或γ‑聚谷氨酸盐溶液100mL；B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；C、将上述完全溶解的γ‑聚谷氨酸或γ‑聚谷氨酸盐溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1‑10混合均匀并不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε‑聚赖氨酸或ε‑聚赖氨酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；D、取出凝胶即得。本发明制得的生物高分子凝胶具有网状结构，吸附时接触面积大，且具有保水性，可广泛应用于水处理领域。

Description

高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法
技术领域
本发明涉及水处理材料制备的技术领域，具体说是一种高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法。
背景技术
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）是一种水溶性高分子，由D-谷氨酸或L-谷氨酸通过α-氨基和γ-羧基形成γ-酰胺键结合而成的阴离子聚合物，可通过化学合成法、提取法和微生物发酵法获得。具有生物相容性好，水溶性好、可降解、可食用、无毒、保湿等特点，作为一种新型绿色环保的生物材料备受关注，具有广泛的应用范围。
ε-聚赖氨酸（ε-PL）是一种含有多个赖氨酸残基的同型单体聚合物，残基之间通过α-羟基和ε-氨基链接。在生物活性上ε-PL是一种具有抑菌作用的多肽，在人体内可分解成赖氨酸，且赖氨酸是必须氨基酸之一；ε-PL具有抗菌谱的抑菌性，在中性和微酸性环境中对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌属、霉菌等均有一定的抑菌效果；ε-PL有防腐性质，可作为防腐剂应用于食品行业；除此外ε-PL还具有抗病毒作用。
单宁酸又称鞣酸，是一类广泛存在于植物体内的多酚类次生代谢物质，在植物中的含量仅次于纤维素、木质素等成分。单宁分子具有亲水基和憎水基，是表面活性物质，可以降低水表面张力；单宁分子可以通过酚羟基与金属离子发生络合反应形成螯合物，植物单宁两个相邻酚羟基能以负离子形式与金属离子形成五元环配合物，邻苯三酚的第三个羟基未参与配位，但是促进了另外两个羟基的解离，进而促进了配合物的形成和稳定，因此单宁作为絮凝剂在重金属废水处理中有较多的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸盐酸盐粉末直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸盐酸盐粉末直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸盐酸盐粉末直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
本发明具有的优点和积极效果是:
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法中所应用的原料γ-聚谷氨酸、ε-聚赖氨酸和单宁酸具有生物相容性和可降解性，交联时避免添加了有毒的交联剂，对环境不存在二次污染。本发明制得的生物高分子凝胶具有网状结构，吸附时接触面积大，且具有保水性。本发明制备的生物高分子凝胶不溶于水，有很大的抗拉强度，可广泛应用于水处理领域。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明中的技术方案进行详细说明：
实施案例1：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成0.5g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:1混合均匀后不断搅拌，加入1g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为4.043mg/L，去除率为75.5%。
实施案例2：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成20g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:10混合均匀后不断搅拌，加入5g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为2.174mg/L，去除率为86.8%。
实施案例3：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成10g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成10g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1混合均匀后不断搅拌，加入3g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为2.684mg/L，去除率为83.7%。
实施案例4：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成0.5g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:10混合均匀后不断搅拌，加入1g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为5.032mg/L，去除率为69.5%。
实施案例5：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成20g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1混合均匀后不断搅拌，加入5g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为2.761mg/L，去除率为83.2%。
实施案例6：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成10g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成10g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:1混合均匀后不断搅拌，加入3g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为4.361mg/L，去除率为75.7%。
实施案例7：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成0.5g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:10混合均匀后不断搅拌，加入1g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为6.385mg/L，去除率为61.2%。
实施案例8：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成20g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1混合均匀后不断搅拌，加入5g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为3.983mg/L，去除率为75.8%。
实施案例9：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成10g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成10g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:1混合均匀后不断搅拌，加入3g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为2.996mg/L，去除率为81.8%。
实施案例10：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成0.5g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:10混合均匀后不断搅拌，加入1g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为7.128mg/L，去除率为56.7%。
实施案例11：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成20g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1混合均匀后不断搅拌，加入5g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为4.325mg/L，去除率为73.7%。
实施案例12：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成10g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成10g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:1混合均匀后不断搅拌，加入3g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为2.566mg/L，去除率为84.4%。
实施案例13：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成0.5g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:10混合均匀后不断搅拌，加入1g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为5.361mg/L，去除率为67.5%。
实施案例14：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成20g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1混合均匀后不断搅拌，加入5g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为5.187mg/L，去除率为68.5%。
实施案例15：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成10g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成10g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:1混合均匀后不断搅拌，加入3g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为3.968mg/L，去除率为75.9%。
实施案例16：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成0.5g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:10混合均匀后不断搅拌，加入1g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为4.346mg/L，去除率为73.6%。
实施案例17：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成20g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1混合均匀后不断搅拌，加入5g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为5.487mg/L，去除率为66.7%。
实施案例18：
本发明的高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成10g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成10g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将完全溶解的γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:1混合均匀后不断搅拌，加入3g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶。
生成的凝胶吸附含有六价铬离子的水样，原水样中六价铬离子的含量为16.476mg/L,吸附完全后水样中六价铬的含量为3.382mg/L，去除率为79.5%。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
2.一种高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
3.一种高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸钠盐溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸钠溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸盐酸盐粉末直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
4.一种高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
5.一种高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸钙盐溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸钙溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸盐酸盐粉末直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
6.一种高效去除水中六价铬离子的生物高分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：
A、配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL；
B、配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL；
C、将上述γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸盐酸盐直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
D、取出凝胶即得。
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