[发明专利]一种基于碱木质素的磁性纳米颗粒及其制备方法和在吸附铜离子中的应用

说明书

本发明属于磁性吸附剂技术领域，公开了一种基于碱木质素的磁性纳米颗粒及其制备方法和在吸附铜离子中的应用。本发明方法包括以下步骤：把硫酸亚铁和氯化铁溶于水中，预热，滴加氨水，75～95℃保温熟化2～3h；把碱木质素溶液、短链醇加入体系中，保温搅拌1～3h；分离，干燥；得到基于碱木质素的磁性纳米颗粒。本发明以来源丰富的碱木质素为供碳源，价格低廉，不仅降低了磁性材料的生产成本；通过控制木质素在磁性粒子表面的包载量，特别是对磁性纳米颗粒粒径的调控，提高其对铜离子的吸附性能，得到的基于碱木质素的磁性纳米颗粒具有结合力强、包载量大、对铜离子吸附能力强的优点，可应用于吸附铜离子中。

技术领域

本发明属于磁性吸附剂技术领域，特别涉及一种基于碱木质素的磁性纳米颗粒及其制备方法和在吸附铜离子中的应用。

背景技术

磁性纳米材料在吸附、催化、药物载体、生物医学等领域具有广阔应用前景，但其应用的前提是功能高分子在颗粒表面上的修饰。国内外许多研究小组已经对此进行了成功的尝试，主要的修饰方法有吸附、原位合成等。

一些高分子材料与纳米颗粒均匀混合后，通过调节溶液的pH值可使这些高分子与纳米颗粒表面携带相反电荷，通过静电吸引可使高分子吸附在纳米颗粒的表面。Peng等研究了不同pH值和盐浓度下Fe₃O₄纳米颗粒对牛血清蛋白BSA的吸附。研究发现，在等电点处，BSA分子与Fe₃O₄纳米颗粒间的斥力最小，吸附量最大。

原位合成是高分子修饰磁性纳米粒子的常用方法之一。这种方法的特点是制备的磁性复合颗粒在溶液中较均匀，不容易团聚。Morneta等先配制了DNA结合Fe²⁺和Fe³⁺盐的复合物，然后通过滴加氨水使反应生成DNA修饰的Fe₃O₄纳米复合颗粒。

木质素是地球上含量仅次于纤维素的生物高分子。据估计地球上每年合成的天然木质素大约有5～36×10⁸吨，由制浆造纸工业产生的工业木质素每年超过5000万吨。由于分子结构十分复杂，木质素被认为是可再生资源中最难被利用的组分。

目前国内外回收利用木质素的首要方法是燃烧，以获得热能。这种利用方法对木质素来说是一种浪费；其次，将木质素通过化学改性成表面活性剂，用作混凝土分散剂、缓释阻垢剂、农药分散剂、染料分散剂、水煤浆分散剂等各种助剂。虽然木质素表面活性剂应用涉及的行业很广，但每年大约只有100万吨的木质素开发为商品化产品，尤其是很少有使用碱木质素修饰磁性纳米颗粒的制备方法及应用报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于碱木质素的磁性纳米颗粒的制备方法。本发明方法利用碱木质素的官能团，与Fe₃O₄结合制备碱木质素磁性纳米颗粒，扩大木质素的应用范围，提高木质素资源的附加价值，缓解资源短缺的矛盾。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的基于碱木质素的磁性纳米颗粒。

本发明再一目的在于提供上述基于碱木质素的磁性纳米颗粒在吸附铜离子中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种基于碱木质素的磁性纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：把硫酸亚铁和氯化铁溶于水中，预热，滴加氨水，75～95℃保温熟化2～3h；把碱木质素溶液、短链醇加入体系中，保温搅拌1～3h；分离，干燥；得到基于碱木质素的磁性纳米颗粒。

本发明方法中，各组分的用量配方如下，质量份计：碱木质素2～5份，短链醇10～25份，硫酸亚铁2.5～5份，氯化铁3～6份，氨水10～20。

所述的碱木质素可为麦草碱木质素、松木碱木质素、杨木碱木质素、竹浆碱木质素中的至少一种。