[发明专利]一种磁性壳聚糖复合微球新型抗生素吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性壳聚糖复合微球新型抗生素吸附剂的制备方法，属环境材料制备技术领域。

背景技术

在过去的几十年中，抗生素广泛用于治疗人类和动物的疾病和提高畜牧业和水产养殖业的产量。然而这些抗生素在生物体内完全代谢是非常困难的，环境中抗生素的残留能诱导耐药性细菌的生长，对人类的健康产生不良影响。因此，寻找一种高效率和低成本的去除环境中抗生素残留的方法是非常必要的。

多种方法已经被用于去除环境中的抗生素残留，例如，臭氧化作用、光助-Fenton反应、光催化降解作用和吸附等。在这些方法中，吸附因为其操作简单、高效和经济的原因被认为是最有效的方法之一。壳聚糖（CTS）是一种高性能的天然多糖材料。壳聚糖具有大量的羟基和氨基集团能去除废水中的各种污染物。然而，壳聚糖因为机械性能差、低密度、易结块和形成凝胶以及在弱酸条件下溶解度小等缺点而限制了其在去除环境中污染物的广泛应用。改性能够改善壳聚糖的机械性能、化学稳定性、亲水性能和生物相容性。为了提高壳聚糖的化学稳定性，许多交联剂被使用，比如戊二醛、乙二醛和环丙烷等。

埃洛石纳米管是一种经济可利用天然材料，作为天然矿物能够从相应的矿床中开采。埃洛石纳米管具有比表面积大、大孔容和大量的羟基集团等特点，已经被用来去除环境中的污染物。埃洛石纳米管的引入能够改善壳聚糖微球的机械性能和吸附容量。

最近，磁性分离技术受到很多科研工作者的关注。在磁场作用下，尺寸不一的磁性微球在水中都能被有效分离。Fe₃O₄由于其良好的磁性能、化学稳定性和生物相容性被广泛用作磁性材料。Fe₃O₄/HNTs复合物和壳聚糖聚合而形成的磁性壳聚糖复合微球具有良好的机械性能、化学稳定性、磁性能、亲水性能和吸附容量大等优点。磁性分离技术和吸附过程的结合已经取得长足的发展。磁性壳聚糖复合微球抗生素吸附剂正是利用磁性分离技术和吸附相结合来去除环境中的抗生素残留。

发明内容

本发明以FeCl₃·6H₂O、FeCl₂·4H₂O和埃洛石纳米管（HNTs）为原料，通过共沉淀制备Fe₃O₄/HNTs复合物，然后以戊二醛为交联剂，Fe₃O₄/HNTs复合物和壳聚糖为原料，采用乳化交联法合成磁性壳聚糖复合微球新型抗生素吸附剂。并将吸附剂用于溶液中四环素的去除。该吸附剂对四环素具有较高的吸附容量和快速的磁分离能力，重复使用次数多的优点。

本发明的技术方案如下：

一种磁性壳聚糖复合微球新型抗生素吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：

(1) Fe₃O₄/HNTs复合物的合成；

一定质量的FeCl₃·6H₂O和埃洛石纳米管粉末加入到蒸馏水中，超声、搅拌后获得稳定的悬浮液。接着在N₂保护下将一定质量的FeCl₂·4H₂O加入到上述悬浮液中，继续剧烈搅拌混合溶液30分钟，随后升温至80℃，缓慢加入浓氨水，调节溶液的pH值为10-11，剧烈搅拌下反应0.5-1.0 h, 将黑色产物用Nd-Fe-B永久磁铁分离，产物用蒸馏水充分洗涤至中性，50-60℃真空干燥获得Fe₃O₄/HNTs复合物；其中埃洛石纳米管粉末可以不同比例添加（FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O总质量的5-20%），蒸馏水的加入量为FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O总质量的20-30倍；其中FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O的物质的量之比为2：1。

(2) 磁性壳聚糖复合微球新型抗生素吸附剂的制备；