[发明专利]海藻酸钙/5‑Cl‑PADAB微球及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于环境污染检测和废水处理领域，具体涉及一种海藻酸钙/5-Cl-PADAB微球及其制备方法和应用。

背景技术

海藻酸是一种天然高分子多糖，可以从海洋植物巨藻、海带、马尾藻等中提取，是一种天然高分子吸附剂。海藻酸钠的分子式为(C₆H₇O₆Na)n，由(1-4)--L-古罗糖醛酸(Guluronate,G)和(1-4)--D-甘露糖醛酸(Mannuronate,M)连接成线性聚合物。海藻酸钠能与多种金属离子相互作用形成凝胶。常见的海藻酸钙凝胶通过离子交换、螯合、物理吸附等多种形式，吸附Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺，这些金属离子取代凝胶中的Ca²⁺形成新的离子交联结构，从而降低了水中金属离子含量。海藻酸的每一个糖单元含有一个羧基，可与氨基进行接枝反应，从而对其进行改性。氨基和羧基的反应方法较为成熟，在水相和有机相中均可以发生反应，且反应条件较为温和。海藻酸钠具有廉价易得、无毒、生物相容性好等优点，在吸附、药物负载、组织工程等领域得到了广泛的运用。

4-(5-氯-2-吡啶偶氮)-1,3-苯二胺(5-Chloro-2-[(2,4-diaminophenyl)azo]pyridine，5-Cl-PADAB)是一种偶氮类指示剂，和金属离子结合时，偶氮基团中的氮原子不仅是电子供体，同时也是生色基团。研究表明，4-(5-氯-2-吡啶偶氮)-1,3-苯二胺可以与20多种金属离子进行显色反应。迄今为止，5-Cl-PADAB已用于钴、镉、银、镍等金属离子的分析。5-Cl-PADAB作为金属离子Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺的指示剂，与其接触后，颜色会发生肉眼可见的变化。但是，目前的研究侧重于分光光度法，部分研究涉及滴定指示剂，未见有将其接枝到高分子有机物中的研究。除了偶氮基团外，5-Cl-PADAB结构中还有氨基，在适当的条件下可与海藻酸中的羧基进行反应，是潜在的可用于接枝于含羧基有机高分子材料的金属离子显色剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海藻酸钙/5-Cl-PADAB微球及其制备方法和应用。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下:

一种海藻酸钙/5-Cl-PADAB微球，所述微球的化学结构式如下：

所述微球的制备路线为：

包括以下步骤：

(1)将第一份海藻酸钠溶解于去离子水中，搅拌，并调节pH值至4.5-7.5，形成海藻酸钠溶液；

(2)将乙基二甲基氨丙基碳化二亚胺和N-羟基硫代琥珀酰亚胺加入到海藻酸钠溶液中，室温下磁力搅拌15-30min，充分混合，得到混合溶液；

(3)将5-Cl-PADAB溶解于二甲基亚砜溶液中，形成二甲基亚砜混合溶液，然后将二甲基亚砜混合溶液倒入步骤(2)中得到的混合溶液中，调节pH值至6-8，在室温下磁力搅拌18-24h，充分混合，得到混合溶液；

(4)将步骤(3)中得到的混合溶液在丙酮中沉淀后，过滤，得到沉淀产物；

(5)将步骤(4)中得到的沉淀产物溶于去离子水中，再加入丙酮沉淀后，过滤，得到沉淀产物；

(6)重复步骤(5)所述操作，直至滤液澄清透明；将最终得到的沉淀产物真空干燥，得到干燥后的沉淀产物；

(7)将干燥后的沉淀产物和第二份海藻酸钠一起溶解于去离子水中，然后以液滴的形式滴入到CaCl₂溶液中，形成海藻酸钙/5-Cl-PADAB微球。

步骤(1)中所述海藻酸钠溶液中，第一份海藻酸钠的质量浓度为1％-2％。

步骤(2)中所述乙基二甲基氨丙基碳化二亚胺和N-羟基硫代琥珀酰亚胺的物质的量比为(1:1)-(5:1)。

步骤(3)所述二甲基亚砜混合溶液中5-Cl-PADAB的质量浓度为0.2％-0.5％；所得到的混合溶液中第一份海藻酸钠与5-Cl-PADAB的物质的量比为(10:1)-(3:1)。

步骤(7)中干燥后的沉淀产物和第二份海藻酸钠的质量比为(5:1)-(1:1)。

步骤(7)中所述CaCl₂溶液中CaCl₂的质量浓度为2％-5％。