[发明专利]一种壳聚糖修饰的白蛋白纳米球重金属吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料学和吸附科学领域，具体涉及壳聚糖修饰的白蛋白纳米球重金属吸附材料的制备方法。

背景技术

重金属离子主要来源有矿冶行业、机械加工、电镀行业、废旧电池垃圾等，这些行业产生的废水很多都被直接排放或简单处理后直接排放到附近的河流、湖泊中。对自然环境和水源都是极大的威胁，严重危害了人类及各类生物的生存。重金属污染对人类生存环境的威胁已经引起各国政府及科学界的广泛关注，重金属废水处理技术得到了快速发展。处理重金属废水的方法多样，大体可以归纳为：膜处理法、离子交换法和吸附法。前两种方法由于处理效果不理想、费用昂贵等原因，在实际应用中受到很大的限制。相对于前两种的诸多弊端，吸附法凭其对低浓度的重金属废水良好的处理效果、费用低廉、废料易处理等特点，成为重金属废水处理研究的热点。近年来，国内外很多科研工作者对农副产品或农业废弃物进行一定的改性，研制出一些不同的吸附剂。比如木屑、椰壳粉、茶渣等改性后制成吸附剂，但终因其处理加工过程而使上述方法不尽人意，没有得到很好的推广。

牛血清白蛋白是牛血清中的一种球蛋白，包含583个氨基酸残基，白蛋白可与多种阳离子、阴离子和其他小分子物质结合。纳米材料以其巨大的比表面积为一重要特点，在材料，工业等领域中被广泛的研究和利用，在重金属废水处理领域，利用牛血清白蛋白良好的吸附特性和纳米材料巨大的比表面积制备一种稳定的吸附材料，将其应用于重金属废水的处理中，具有有较大实用价值。

发明内容

本发明目的在于：克服现有技术中处理重金属废水所使用的吸附材料成本高、加工复杂等缺点，提供一种用于重金属废水处理的壳聚糖修饰的白蛋白纳米球吸附材料的制备方法，该吸附材料中使用的原料牛血清白蛋白来源丰富，价格低廉，该吸附材料用于处理重金属离子废水工艺中，可大幅降低重金属离子废水处理成本，在实际应用过程中具有巨大的经济价值和环保意义。

本发明的技术方案为：

一种壳聚糖修饰的白蛋白纳米球重金属吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、配制1～10mg/mL的牛血清白蛋白溶液，在搅拌状态下，加入乙醇，搅拌12～36h，制得牛血清白蛋白纳米球分散液，所述乙醇与牛血清白蛋白溶液的体积比为5～15：1；

步骤二、配制2～7mg/mL的壳聚糖乙酸溶液，将牛血清白蛋白纳米球分散液加入壳聚糖乙酸溶液中搅拌12～24h，得到反应液，所述牛血清白蛋白纳米球分散液与壳聚糖溶液的体积比为1：1～3；

步骤三、在8000～15000rpm的转速下，离心反应液，离心后得到的固体物质用去离子水超声洗涤3～5次，然后冷冻干燥至恒重，即制得壳聚糖修饰的白蛋白纳米重金属吸附材料。

优选的是，所述步骤一中制得的牛血清白蛋白纳米球的粒径为50～200纳米。

优选的是，所述步骤二中壳聚糖是脱乙酰度为85～95％的壳聚糖，其中，所述脱乙酰度为85～95％的壳聚糖由以下方法制得：取脱乙酰度为60～75％的壳聚糖10～30重量份，加入100～300体积份体积比为2：1～3的NaOH溶液和尿素溶液，用微波加热至80～150℃，并搅拌反应30～60min，然后将反应液在3000rpm下离心，得到的固体用去离子水超声洗涤，直至洗涤液为中性，将洗涤后的固体冷冻干燥，得到脱乙酰度为85～95％的壳聚糖。

优选的是，所述NaOH溶液的浓度为10～20mol/L，所述尿素溶液的浓度为5～10mol/L。

优选的是，所述微波加热的微波频率为915MHz。

优选的是，所述步骤二中配制壳聚糖乙酸溶液中使用的乙酸的体积浓度为1％～3％。

优选的是，所述步骤三中冷冻干燥的温度为-20℃～-50℃。

本发明具有下列特点和有益效果：

(1)选用廉价的工业级牛血清白蛋白为原料，对其进行纳米球化和壳聚糖接枝改性处理，纳米球化处理可使白蛋白比表面积成几十上百倍的扩充，使得吸附性能得以大幅提高，克服了现有技术中处理重金属废水所使用的吸附材料成本高、加工复杂等缺点，在实际应用过程中具有巨大的经济价值和环保意义。

(2)本发明中使用壳聚糖接枝改性处理使纳米球形白蛋白能稳定的存在于水环境中长时间不溶解，方便吸附材料在实际应用中对重金属废水的处理。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本发明本发明实施例1所制备的壳聚糖修饰的白蛋白纳米球的扫描电镜图；