專利名稱：一種提高殼聚糖抗酸性能的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高性能的方法，尤其涉及一種提高殼聚糖抗酸性能的方法。
背景技術：
殼聚糖，化學名為β _ (1，4) _2_乙酸氨基_2_脫氧-D-匍聚糖,是甲殼素脫乙酸化的產物。殼聚糖含有大量的氨基和羥基，對水環境中的許多污染物如重金屬離子、染料等有很好的吸附作用，并且其生物相容性好，制備成本低廉，這使得殼聚糖作為一種高效的生物吸附劑近年來引起了廣泛的關注。但是廣泛應用殼聚糖必須克服的一個難題是其極弱的抗 酸性能，殼聚糖在低于PH 5左右的化學環境下就會發生溶解而不能發揮吸附的功效，然而很多廢水卻是強酸性的。目前常用的提高殼聚糖抗酸性能的方法是化學改性，使用戊二醛、乙二醛、甲醛、環氧氯丙烷等化學試劑對殼聚糖進行交聯處理。這些化學試劑大多具有較強的細胞毒性，在使用的過程中有可能對環境造成污染，而且化學改性的作用點通常是殼聚糖的氨基和羥基，因此化學改性在提高殼聚糖抗酸性能的同時，卻可能因改變了殼聚糖發揮吸附作用的官能團而對其吸附性能造成損害。ZrO2是一種環境友好的無機材料，它具有很強的化學穩定性，可耐受強酸、強堿、強氧化劑和強還原劑的作用。以ZrO2與殼聚糖復合制備成復合材料，通過復合材料各組分間的增效作用和協同作用，可以很好地提高殼聚糖的耐酸性能。并且由于沒有破壞殼聚糖的吸附功能團-氨基和羥基，該復合材料又可以很好地保持殼聚糖的吸附性能，使得殼聚糖在強酸性條件下很好地發揮吸附功效。
發明內容
本發明的目的是提供一種提高殼聚糖抗酸性能的方法，制備的殼聚糖/ZrO2復合材料可用在較苛刻的強酸性環境中對染料的吸附凈化。本發明的目的是這樣來實現的，其制備方法為將I g納米ZrO2分散在質量分數為O. 7%-3. 5%的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，室溫下攪拌6 h，所得固體用去離子水和乙醇清洗后在80°C下烘干。然后將該固體和納米Fe3O4 —同加到質量分數為O. 1%-1%的殼聚糖的乙酸溶液，固體=Fe3O4 :殼聚糖=1 :1 :1 (質量比)。納米Fe3O4不具有抗酸性能，它的加入是賦予復合材料磁性，以方便復合材料在制備和使用過程中的分離處理。所得混和物在室溫下連續攪拌I h，然后再超聲15 min以得到高度分散的膠體溶液。再將混和物傾入等體積的乙醇中，得到黑色絮狀物。通過磁鐵將其收集，用去離子水和乙醇交替徹底清洗，然后再在真空干燥箱中60°C烘干即得產品。通過透射電鏡照片可以看出產品形貌為納米尺度的小球，形狀規整，平均粒徑為20-30 nm。本發明的技術效果是反應條件溫和、生產工藝簡單、不使用有機交聯劑綠色環保、原料來源充足、生產成本低廉、易于工業化生產。所得產品具有較強吸附染料分子的能力，可用于處理污水中的染料污染物。
圖I為實施例I制備的產品納米微粒的透射電鏡(TEM)照片。圖2為實施例I制備的產品在25°C，pH=2的強酸性條件下對莧菜紅的吸附性能曲線。圖3為實施例I制備的產品在25°C，pH=2的強酸性條件下對檸檬黃的吸附性能曲線。
具體實施例 實施例I
將I g納米ZrO2分散在質量分數為O. 7%的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，室溫下攪拌6h，所得固體用去離子水和乙醇清洗后在80°C下烘干。然后將該固體和納米Fe3O4 —同加到質量分數為O. 1%的殼聚糖的乙酸溶液，固體=Fe3O4 :殼聚糖=1 1 :1(質量比)。所得混和物在室溫下連續攪拌I h，然后再超聲15 min以得到高度分散的膠體溶液。再將混和物傾入等體積的乙醇中，得到黑色絮狀物。通過磁鐵將其收集，用去離子水和乙醇交替徹底清洗，然后再在真空干燥箱中60°C烘干即得產品。由圖I、圖2、圖3可見，產品在強酸性條件下對以常見染料污染物莧菜紅、檸檬酸為代表的染料具有很好的吸附效果，吸附等溫線符合Langmuir和Fredunlich模型,最大吸附量分別可達99. 6 mg/g和47. 3 mg/g,超過常見的花生殼[楊超等，生物學雜志，2005，22 (2) :45-48]、丕藍皮[孫影芝等，安徽師范大學學報(自然科學版)，2005，28 (I) :80-83.]、氫氧化鐵[G. Q. Zhang et al. , J. Phys.Chem. C，116 (2012) 3623 3634]、納米氧化鐵[B. Zargar, et al. , Chemosphere 76(2009) 554 - 557]等類型的吸附劑。實施例2
將I g納米ZrO2分散在質量分數為O. 7%-的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，室溫下攪拌6h，所得固體用去離子水和乙醇清洗后在80°C下烘干。然后將該固體和納米Fe3O4 —同加到質量分數為1%的殼聚糖的乙酸溶液，固體=Fe3O4 :殼聚糖=1 1 :1(質量比)。所得混和物在室溫下連續攪拌I h，然后再超聲15 min以得到高度分散的膠體溶液。再將混和物傾入等體積的乙醇中，得到黑色絮狀物。通過磁鐵將其收集，用去離子水和乙醇交替徹底清洗，然后再在真空干燥箱中60°C烘干即得產品。實施例3
將I g納米ZrO2分散在質量分數為3. 5%的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，室溫下攪拌6 h，所得固體用去離子水和乙醇清洗后在80°C下烘干。然后將該固體和納米Fe3O4—同加到質量分數為O. 1%的殼聚糖的乙酸溶液，固體=Fe3O4 :殼聚糖=1 1 :1(質量比)。所得混和物在室溫下連續攪拌I h，然后再超聲15 min以得到高度分散的膠體溶液。再將混和物傾入等體積的乙醇中，得到黑色絮狀物。通過磁鐵將其收集，用去離子水和乙醇交替徹底清洗，然后再在真空干燥箱中60°C烘干即得產品。實施例4將I g納米ZrO2分散在質量分數為3. 5%的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，室溫下攪拌6 h，所得固體用去離子水和乙醇清洗后在80°C下烘干。然后將該固體和納米Fe3O4—同加到質量分數為1%的殼聚糖的乙酸溶液，固體=Fe3O4 :殼聚糖=1 1 :1(質量比)。所得混和物在室溫下連續攪拌I h，然后再超聲15 min以得到高度分散的膠體溶液。再將混和物傾入等體 積的乙醇中，得到黑色絮狀物。通過磁鐵將其收集，用去離子水和乙醇交替徹底清洗，然后再在真空干燥箱中60°C烘干即得產品。
權利要求
1.一種提高殼聚糖抗酸性能的方法，其特征在于其制備工藝 (1)將納米ZrO2分散在質量分數為O.7%-3. 5%的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，室溫下攪拌6 h，所得固體用去離子水和乙醇清洗后烘干； (2)將由(I)所得固體和納米Fe3O4—同加到質量分數為O. 1%-1%的殼聚糖的乙酸溶液，固體=Fe3O4 :殼聚糖=質量比I :1 :1。
2.一種權力要求I所述提高殼聚糖抗酸性能的方法制備產品的應用，其特征是應用于強酸性條件下廢水中染料的吸附凈化。
全文摘要
一種提高殼聚糖抗酸性能的方法，該方法不使用化學交聯劑，以環境友好且化學穩定性強的ZrO2與殼聚糖在室溫下通過較簡便的操作制成復合材料，利用復合材料各組分間的增效效應和協同作用，極大地提高殼聚糖的抗酸性能，使殼聚糖可在較苛刻強酸條件下很好地發揮對污染物的吸附性能，產品在pH=2的條件下對模型污染物莧菜紅、檸檬黃的最大吸附量分別可達99.6mg/g和47.3mg/g，高于常見的普通吸附劑。該方法的優點是反應條件溫和、生產工藝簡單、不使用有機交聯劑綠色環保、原料來源充足、生產成本低廉、易于工業化生產。
文檔編號B01J20/24GK102814165SQ20121033055
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者蔣華麟, 陳萍華, 羅勝聯, 涂新滿, 羅旭彪, 曹群, 袁志林, 周艷蕾 申請人:南昌航空大學