CN114733492B - 用于吸附分离河豚毒素的微晶纤维素凝胶吸附剂及其制备方法 - Google Patents
用于吸附分离河豚毒素的微晶纤维素凝胶吸附剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114733492B CN114733492B CN202210372420.7A CN202210372420A CN114733492B CN 114733492 B CN114733492 B CN 114733492B CN 202210372420 A CN202210372420 A CN 202210372420A CN 114733492 B CN114733492 B CN 114733492B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microcrystalline cellulose
- cellulose gel
- tetrodotoxin
- adsorption
- gel adsorbent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000168 Microcrystalline cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 98
- 235000019813 microcrystalline cellulose Nutrition 0.000 title claims abstract description 98
- 239000008108 microcrystalline cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 229940016286 microcrystalline cellulose Drugs 0.000 title claims abstract description 98
- PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N Cellulose, microcrystalline Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 53
- CFMYXEVWODSLAX-QOZOJKKESA-N tetrodotoxin Chemical compound O([C@@]([C@H]1O)(O)O[C@H]2[C@@]3(O)CO)[C@H]3[C@@H](O)[C@]11[C@H]2[C@@H](O)N=C(N)N1 CFMYXEVWODSLAX-QOZOJKKESA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 229950010357 tetrodotoxin Drugs 0.000 title claims abstract description 45
- CFMYXEVWODSLAX-UHFFFAOYSA-N tetrodotoxin Natural products C12C(O)NC(=N)NC2(C2O)C(O)C3C(CO)(O)C1OC2(O)O3 CFMYXEVWODSLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 18
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229940088644 n,n-dimethylacrylamide Drugs 0.000 claims abstract description 11
- YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylprop-2-enamide Chemical compound CN(C)C(=O)C=C YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 3
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006386 memory function Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 amino perhydro quinazoline compound Chemical class 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 241001441723 Takifugu Species 0.000 description 1
- 241001627955 Tetraodon lineatus Species 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229930013930 alkaloid Natural products 0.000 description 1
- 150000003797 alkaloid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 description 1
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- DZNISTXXJWSWSX-UHFFFAOYSA-L dipotassium;sulfonatooxy sulfate;hydrate Chemical compound O.[K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O DZNISTXXJWSWSX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 206010013663 drug dependence Diseases 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002690 local anesthesia Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002581 neurotoxin Substances 0.000 description 1
- 231100000618 neurotoxin Toxicity 0.000 description 1
- 230000036407 pain Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 208000011117 substance-related disease Diseases 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/28047—Gels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
- B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明属于吸附材料制备和吸附分离技术领域，具体涉及一种用于吸附分离河豚毒素的微晶纤维素凝胶吸附剂及其制备方法。取微晶纤维素(MCC)经超声分散制备微晶纤维素水溶液。将丙烯酰胺和丙烯酸在磁力搅拌下与前述溶液均匀混合，在混合溶液中加入N,N‑二甲基丙烯酰胺、过硫酸钾经水浴加热反应，得到微晶纤维素凝胶(MMCC)。将所制备的微晶纤维素凝胶用去离子和乙醇洗涤数次后，经低温冷冻干燥制得微晶纤维素凝胶吸附剂。将其应用于河豚毒素的吸附分离，该材料有较高的比表面积和良好的稳定性，同时具有一定的形状记忆功能，有利于循环再生利用。
Description
技术领域
本发明属于吸附材料制备技术领域，涉及河豚毒素的吸附材料，具体涉及一种用于吸附分离河豚毒素的微晶纤维素凝胶吸附剂及其制备方法。
背景技术
河鲀毒素(tetrodotoxin，TTX)，分子式为C11H17O8N3，是鲀鱼类(俗称河豚鱼)及其它生物体内含有的一种生物碱，分子量为319.27。作为氨基全氢喹唑啉型化合物，是自然界中所发现的毒性最大的神经毒素之一，曾一度被认为是自然界中毒性最强的非蛋白类毒素，同时具有镇痛、降压、抗心律失常、局麻、戒毒及抑制肿瘤的功效，在临床和医药领域具有很大的应用价值。对于河豚毒素，常用的分离提取方法有氧化铝层析法、活性炭层析法、离子交换树脂法、活性炭吸附法等，其中，层析法存在成本高，处理效率低，操作过程繁杂等问题。离子交换树脂会有有机物溶出的情形，树脂表面会有微生物的增殖，树脂的崩解碎片等会造成水中颗粒的増加，树脂的再生过程较麻烦。活性炭价格目前相对较高，强度低，在吸附、再生、往返使用中损耗大。因此，制备有效的吸附剂分离河豚毒素受到越来越多研究者们的关注。
微晶纤维素作为一种多糖可通过其骨架上的羟基反应进行改性。微晶纤维素及其衍生物通常具有较好的生物相容性和较高的强度并且可再生以及可回收，现有技术微晶纤维素类材料通常应用于染料、重金属吸附分离。
发明内容
为了克服现有技术中存在的技术缺陷，本发明提供了一种微晶纤维素凝胶吸附剂及其制备方法和应用，以微晶纤维素凝胶具有丰富的羟基和较大比表面积为河豚毒素提供较多的附着位点，且微晶纤维素凝胶材料具有一定的形状记忆功能可以很好的解决微晶纤维素结晶度较高限制应用、再生性能较差等问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：通过离子凝胶法制备微晶纤维素凝胶吸附剂：取微晶纤维素分散于去离子水中并超声加热分散，去除反应介质，以获得微晶纤维素水溶液。将丙烯酰胺和丙烯酸加入上述溶液，磁力下搅拌得到均匀的混合溶液。将混合溶液加入过硫酸钾水浴反应，形成微晶纤维素凝胶。将所制备的微晶纤维素凝胶用去离子和乙醇洗涤数次以除去未完成反应的丙烯酰胺。最后将微晶纤维素凝胶置于-50℃下冷冻干燥24小时，制得微晶纤维素凝胶。
进一步的，微晶纤维素凝胶吸附剂的制备方法包括如下步骤：
(1)首先将微晶纤维素(MCC)分散于去离子水中并超声加热(超声30min、40℃加热)分散；去除反应介质，获得微晶纤维素水溶液；
其中，微晶纤维素在水溶液中的质量浓度为5-20％。
(2)将丙烯酰胺和丙烯酸加入步骤(1)溶液中，磁力搅拌15min得到均匀的混合溶液；
其中，微晶纤维素和丙烯酰胺的质量比为：2-3:1-2；丙烯酰胺与丙烯酸的体积质量比为1：1。
(3)将N,N-二甲基丙烯酰胺倒入步骤(2)混合溶液中，利用高速均质器，室温条件下高速均质，得到均匀混合溶液；
N,N-二甲基丙烯酰胺用量为微晶纤维素、丙烯酰胺和丙烯酸总质量的2.5-5％；
高速均质器转速为6000-10000rpm，时间为1-3min。
(4)将过硫酸钾加入步骤(3)混合溶液中，并放入水浴锅60℃反应2h，取出冷却；
过硫酸钾的用量为微晶纤维素质量的：25-100％。
(5)用乙醇、去离子水将步骤(4)得到的材料洗净，再放置于-50℃下冷冻干燥24小时，制得微晶纤维素凝胶。
上述方法制得的微晶纤维素凝胶吸附剂，用于河豚毒素的吸附分离。
进一步的，河豚毒素的分离提取方法包括如下步骤：将所述微晶纤维素凝胶吸附剂放入含河豚毒素的溶液中，控制溶液pH值为5～11(pH值更进一步优选7)，吸附温度至少为25℃。
本发明的技术优点：本发明方法制备的微晶纤维素凝胶吸附剂，结合离子凝胶法和酸碱共轭作用，一方面形成的凝胶结构良好，性能稳定，便于回收，另一方面具有较高的比表面积和良好的稳定性，其中的微晶纤维素表面基团，进入水体中能与外界充分接触，应用于河豚毒素的吸附分离时，充分发挥了酸碱共价反应，且外部多孔片层结构提供了大量的吸附位点，达到最大的吸附效果，具有良好的吸附和分离性能。
附图说明：
图1为MCC和MMCC的扫描电镜图，(a)和(b)分别为MCC放大100倍和300倍的扫描电镜图，(c)和(d)分别为MMCC放大50倍和200倍的扫描电镜图。
图2为MMCC凝胶的压缩形变图。
图3为不同实施例得到的吸附剂吸附河豚毒素的影响。
图4为pH对微晶纤维素凝胶吸附剂吸附河豚毒素的影响。
图5为微晶纤维素凝胶吸附剂吸附河豚毒素的等温线图示。
图6为微晶纤维素凝胶吸附剂吸附河豚毒素的动力学图示。
图7为吸附剂不同用量对吸附河豚毒素的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1
首先，称取1g微晶纤维素加入50mL烧杯中，随后加入20mL去离子，超声(超声30min、40℃加热)分散均匀后，依次加入1mL丙烯酸、1g丙烯酰胺和0.15g N,N-二甲基丙烯酰胺，恒温磁力搅拌器搅拌。接下来，将1g过硫酸钾加入混合溶液，搅拌15min产生自由基，水浴锅60℃反应2.5h，自然冷却，乙醇洗涤，得到微晶纤维素凝胶。将得到的微晶纤维素凝胶置于培养皿中，冷冻干燥24h制得微晶纤维素凝胶吸附剂。
实施例2
首先，称取2g微晶纤维素加入50mL烧杯中，随后加入20mL去离子水，超声分散均匀后，依次加入1mL丙烯酸、1g丙烯酰胺和0.15g N,N-二甲基丙烯酰胺，恒温磁力搅拌器搅拌。接下来，将1g过硫酸钾加入混合溶液，搅拌15min产生自由基，水浴锅60℃反应2.5h，自然冷却，乙醇洗涤，得到微晶纤维素凝胶。将得到的微晶纤维素凝胶置于培养皿中，冷冻干燥24h制得微晶纤维素凝胶吸附剂。
实施例3
首先，称取3g微晶纤维素加入100mL烧杯中，随后加入20mL蒸馏水，超声分散均匀后，依次加入1mL丙烯酸、1g丙烯酰胺和0.15g N,N-二甲基丙烯酰胺，恒温磁力搅拌器搅拌。接下来，将1g过硫酸钾加入混合溶液，搅拌15min产生自由基，水浴锅60℃反应2.5h，自然冷却，乙醇洗涤，得到微晶纤维素凝胶。将得到的微晶纤维素凝胶置于培养皿中，冷冻干燥24h制得微晶纤维素凝胶吸附剂。
实施例4
首先，称取4g微晶纤维素加入100mL烧杯中，随后加入20mL蒸馏水，超声分散均匀后，依次加入1mL丙烯酸、1g丙烯酰胺和0.15g N,N-二甲基丙烯酰胺，恒温磁力搅拌器搅拌。接下来，将1g过硫酸钾加入混合溶液，搅拌15min产生自由基，水浴锅60℃反应2.5h，自然冷却，乙醇洗涤，得到微晶纤维素凝胶。将得到的微晶纤维素凝胶置于培养皿中，冷冻干燥24h制得微晶纤维素凝胶吸附剂。
对比实施例1
首先，称取5g微晶纤维素加入100mL烧杯中，随后加入20mL蒸馏水，超声分散均匀后，依次加入1mL丙烯酸、1g丙烯酰胺和0.15g N,N-二甲基丙烯酰胺，恒温磁力搅拌器搅拌。接下来，将1g过硫酸钾加入混合溶液，搅拌15min产生自由基，水浴锅60℃反应2.5h，未发生聚合，微晶纤维素投入量过大，出现分层现象，未形成稳定微晶纤维素凝胶吸附剂。
吸附性能分析测试
具体方法按照下述步骤进行：
将微晶纤维凝胶吸附剂(简称MMCC)加入到10mL一定浓度的河豚毒素溶液中，放在恒温摇床中振荡一定时间，考察测试溶液中pH、吸附剂投加量、河豚毒素的初始浓度(2-20mg·L-1)、不同温度(308K和318K)以及吸附时间(0-720min)变化对吸附剂吸附河豚毒素的影响；饱和吸附后，离心分离，取上层清液进行过滤，通过紫外分光光度计在231nm测量溶液的吸光度，以测定河豚毒素的浓度。并根据结果计算出吸附容量(Qt,mg·L-1)：
其中C0(mg·L-1)和Ct(mg·L-1)分别是吸附前后河豚毒素的浓度，V(mL)为测试液体积，m(mg)为吸附剂用量。
效果例1：
分别取10mg实施例1，2，3，4中制备得到的微晶纤维素凝胶吸附剂，加入到里面装有10mL初始浓度为20mg·L-1河豚毒素(Ph＝5为河豚毒素初始值)的广口锥形瓶中，常温下的摇床中振荡6h后，取出吸附材料，测定吸附后溶液中河豚毒素的浓度，并根据结果计算出吸附容量，测试结果见图3，实施例3的微晶纤维素材料的吸附效果最好，但不能继续加大微晶纤维素的量，因为制备的材料稳定性差，不能很好的应用于吸附，材料不便于收集。
效果例2：
取10mL pH分别为3.0、5.0、7.0、9.0、11.0的河豚毒素溶液，初始浓度为20mg·L-1，分别加入10mg实施例3制备的微晶纤维素凝胶吸附剂，把测试液在常温下的摇床中振荡6h后，去除吸附材料，测定吸附后溶液中河豚毒素的浓度，并根据结果计算出吸附容量，测试结果见图4，结果显示随着pH值的增加，材料的吸附性能也随之增强，在pH值为7时，吸附性能达到最佳，材料的吸附量最大，但继续增加pH时，吸附量有所下降。因为强碱或强酸条件下微晶纤维素的氢键结构遭到破坏，导致吸附材料吸附能力变弱。
效果例3：
取10mL pH为7，初始浓度分别为2mg·L-1，4mg·L-1，8mg·L-1，10mg·L-1，18mg·L-1，的河豚毒素溶液加入到锥形瓶中，加入10mg实施例3中方法制备的微晶纤维素凝胶吸附剂，分别在308K和318K水温的摇床中振荡6h后，取出吸附材料，测定吸附后溶液中河豚毒素的浓度，并根据结果计算出吸附容量，测试结果见图6，结果显示材料对河豚毒素去除是随着初始浓度的增大而增大并逐渐趋于平衡，随着温度的升高，材料对河豚毒素的吸附量有所降低，表明微晶纤维素凝胶吸附材料吸附有机物是一个放热反应，表明在较高水温条件下，不利于反应进行。采用Freundlich和Langmuir等温线模型，图5是吸附等温模型，在不同温度下相对Freundlich模型，微晶纤维素凝胶吸附河豚毒素的吸附过程更符合Langmuir模型，主要是以单分子层化学吸附为主。308K时材料的最大吸附量Qe为14.45mg·g-1。
效果例4：
取10mL pH为7，初始浓度为8mg·L-1的河豚毒素溶液，加入到广口锥形瓶中，加入10mg的实施例3中制备的微晶纤维素凝胶吸附材料，在常温下水温298K的摇床中分别振荡5、10、30、60、120、180、360、540和720min后，去除吸附材料，测定吸附后溶液中河豚毒素的浓度，并根据结果计算出吸附容量，测试结果见图6，结果显示材料在最初60min内吸附十分迅速，在随后60-200min吸附速率变慢并逐渐趋于吸附平衡，这是由于微晶纤维素凝胶材料的结合位点不断减少导致的。材料对河豚毒素的去除从所需平衡时间上看，达到吸附平衡需要约360min，此时达到了平衡去除率的50.72％，达到平衡吸附量为4.03mg·g-1，整个吸附过程更符合拟二级吸附模型，同时也很好地证明了微晶纤维素凝胶材料与河豚毒素有机物之间存在化学作用。
效果例5
分别取5mg、10mg、15mg实施例3中制备得到的微晶纤维素凝胶吸附剂，分别加入到里面装有10mL，PH为7初始浓度为20mg·L-1河豚毒素的广口锥形瓶中，常温下的摇床中振荡6h后，取出吸附材料，测定吸附后溶液中河豚毒素的浓度，并根据结果计算出吸附容量，测试结果见图7，吸附剂投加量为10mg时的吸附效果最好，但不能继续加大吸附剂的量，因为吸附剂会存在吸附饱和的情况，在实际应用生产中，为了达到一定的去除作用，同时考虑吸附材料投加量及其性能价格比。因此，此时不必继续增大吸附剂的用量。
Claims (8)
1.一种微晶纤维素凝胶吸附剂的应用，其特征在于：所述吸附剂用于吸附分离提取环境中的河豚毒素；
所述吸附剂的制备方法为：将微晶纤维素分散于去离子水中并超声加热分散，获得微晶纤维素水溶液；然后将丙烯酰胺、丙烯酸和N, N-二甲基丙烯酰胺加入其中，磁力搅拌得到均匀的混合溶液；混合溶液中加入过硫酸钾水浴反应，形成微晶纤维素凝胶。
2.根据权利要求1所述的微晶纤维素凝胶吸附剂的应用，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
（1）首先将微晶纤维素(MCC)分散于去离子水中并超声加热分散；去除反应介质，获得微晶纤维素水溶液；
（2）将丙烯酰胺和丙烯酸加入步骤（1）溶液中，磁力搅拌15 min得到均匀的混合溶液；
（3）将N, N-二甲基丙烯酰胺倒入步骤（2）混合溶液中，利用高速均质器，室温条件下高速均质，得到均匀混合溶液；
（4）将过硫酸钾加入步骤（3）混合溶液中，并放入水浴锅60℃反应2 h，取出冷却；
（5）用乙醇、去离子水将步骤（4）得到的材料洗净，再放置于-50℃下冷冻干燥24小时，制得微晶纤维素凝胶。
3.根据权利要求1所述的微晶纤维素凝胶吸附剂的应用，其特征在于：步骤（1）所述微晶纤维素在水溶液中的质量浓度为5-20%。
4.根据权利要求1所述的微晶纤维素凝胶吸附剂的应用，其特征在于：步骤（2）所述微晶纤维素和丙烯酰胺的质量比为：2-3:1-2；丙烯酰胺与丙烯酸的体积质量比为1：1。
5.根据权利要求1所述的微晶纤维素凝胶吸附剂的应用，其特征在于：步骤（3）所述N,N-二甲基丙烯酰胺用量为微晶纤维素、丙烯酰胺和丙烯酸总质量的2.5-5 %。
6.根据权利要求1所述的微晶纤维素凝胶吸附剂的应用，其特征在于：步骤（3）所述高速均质器转速为6000-10000 rpm，时间为1-3 min。
7.根据权利要求1所述的微晶纤维素凝胶吸附剂的应用，其特征在于：步骤（4）所述过硫酸钾的用量为微晶纤维素质量的25-100%。
8.根据权利要求1所述的微晶纤维素凝胶吸附剂的应用，其特征在于：所述应用的具体方法为：配制河豚毒素溶液，在锥形瓶中加入河豚毒素溶液和凝胶吸附剂，分别考察不同pH、不同温度、不同初始浓度、不同吸附时间下微晶纤维素凝胶吸附剂对河豚毒素的吸附量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210372420.7A CN114733492B (zh) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | 用于吸附分离河豚毒素的微晶纤维素凝胶吸附剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210372420.7A CN114733492B (zh) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | 用于吸附分离河豚毒素的微晶纤维素凝胶吸附剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114733492A CN114733492A (zh) | 2022-07-12 |
| CN114733492B true CN114733492B (zh) | 2023-11-14 |
Family
ID=82281863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210372420.7A Active CN114733492B (zh) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | 用于吸附分离河豚毒素的微晶纤维素凝胶吸附剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114733492B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105903441A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-08-31 | 浙江海洋大学 | 一种纳晶纤维素磁性粒子的制备方法 |
| CN106512963A (zh) * | 2015-11-11 | 2017-03-22 | 大连出入境检验检疫局检验检疫技术中心 | 一种河豚毒素分子印迹整体柱的制备方法及整体柱和应用 |
| CN110724228A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-24 | 常州大学 | 一种形状记忆印迹凝胶的制备方法 |
-
2022
- 2022-04-11 CN CN202210372420.7A patent/CN114733492B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106512963A (zh) * | 2015-11-11 | 2017-03-22 | 大连出入境检验检疫局检验检疫技术中心 | 一种河豚毒素分子印迹整体柱的制备方法及整体柱和应用 |
| CN105903441A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-08-31 | 浙江海洋大学 | 一种纳晶纤维素磁性粒子的制备方法 |
| CN110724228A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-24 | 常州大学 | 一种形状记忆印迹凝胶的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Pickering 乳液法制备柔性多孔聚合物及吸附河豚毒素性能与机理研究;贡晨霞;中国优秀硕士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅰ辑);B016-1242 * |
| 纤维素纳米晶体/丙烯酸/丙烯酰胺复合水凝胶的制备及性能研究;陈一钒;中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑;B016-2237 * |
| 陈一钒.纤维素纳米晶体/丙烯酸/丙烯酰胺复合水凝胶的制备及性能研究.中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑.2021,B016-2237. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114733492A (zh) | 2022-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101314123B (zh) | 一种磁性生物吸附剂及其制备方法 | |
| CN106076272B (zh) | 一种重金属离子吸附剂的制备方法 | |
| US11045789B1 (en) | Biomass intelligent fiber-based amphoteric multifunctional adsorptive material and preparation method and use thereof | |
| US11691121B2 (en) | Lignin-based hierarchical porous carbon with high specific surface area and preparation method and application thereof | |
| CN111004411B (zh) | 一种用于选择性分离四环素的生物质基分子印迹复合膜的制备方法 | |
| CN109174023A (zh) | 一种纳米纤维素交联石墨烯/壳聚糖气凝胶及其制备方法、应用 | |
| CA3082671A1 (en) | Novel biomass-based adsorptive material of low-temperature desorption and preparation method and use thereof | |
| CN110201652A (zh) | 一种具有三维网络结构的碳纳米管/壳聚糖水凝胶的制备方法 | |
| CN108514864B (zh) | 一种甲壳素/氧化石墨烯复合海绵及其制备方法与应用 | |
| CN111437778A (zh) | 一种氨基修饰微晶纤维素/氧化石墨烯气凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN109289811A (zh) | 含有巯基和氨基的纤维素纳米晶体吸附剂及其制备方法 | |
| CN113398776B (zh) | 基于双重连续印迹体系制备仿生MOFs基双层分子印迹纳米复合膜的制备方法及其用途 | |
| CN114733492B (zh) | 用于吸附分离河豚毒素的微晶纤维素凝胶吸附剂及其制备方法 | |
| CN107298821A (zh) | 一种高吸湿速率吸湿材料的制备方法 | |
| CN101318731A (zh) | 利用磁性生物吸附剂去除工业废水中铅的方法 | |
| CN113368708B (zh) | 一种基于多重纳米复合印迹体系的抽滤型双层分子印迹纳米复合膜的制备方法及应用 | |
| CN109319899A (zh) | 一种环保生物基絮凝剂的制备方法 | |
| CN111253613B (zh) | 一种熊果酸磁性分子印迹纳米微球及山茱萸中熊果酸的提取方法 | |
| CN109054076A (zh) | 一种三维多孔改性淀粉的制备方法及所得产品和应用 | |
| CN101942107B (zh) | 羧甲基壳聚糖与壳聚糖的蛋白质印迹聚合物的制备方法 | |
| CN108636386B (zh) | 一种多重智能响应生物质基功能材料及其制备方法和应用 | |
| CN113351030B (zh) | 一种多重聚多巴胺基布洛芬印迹纳米复合膜的制备方法及应用 | |
| CN112076731B (zh) | 负载纳米CeO2颗粒复合生物质膜的制备方法及其提碲应用 | |
| CN116459801A (zh) | 一种壳聚糖基吸附材料及其应用 | |
| CN117282415A (zh) | 一种快速去除重金属离子的复合吸附材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |