[发明专利]一种柠檬酸接枝壳聚糖小球的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种柠檬酸接枝壳聚糖小球的制备方法，包括如下步骤：1)壳聚糖‑柠檬酸凝胶的制备：向柠檬酸溶液中加入壳聚糖，搅拌均匀，得到壳聚糖‑柠檬酸凝胶；2)柠檬酸接枝壳聚糖湿凝胶球的制备：将步骤1)得到的壳聚糖‑柠檬酸凝胶倒入滴定管中，并在磁力搅拌下逐滴滴入到氢氧化钠溶液中，收集得到柠檬酸接枝壳聚糖湿凝胶球；3)柠檬酸接枝壳聚糖小球的制备：将步骤2)得到的柠檬酸接枝壳聚糖湿凝胶球进行冷冻干燥处理后，得到壳聚糖‑柠檬酸小球。本发明属于重金属吸附剂技术领域，在提高柠檬酸接枝壳聚糖小球吸附性能的同时，兼顾了生物相溶性，提高了稳定性，可广泛应用于铜离子等重金属吸附。

技术领域

本发明属于重金属吸附剂技术领域，尤其涉及一种柠檬酸接枝壳聚糖小球的制备方法及其应用。

背景技术

在人类社会的历史发展进程中，水是人类生存和发展最重要的资源之一。然而，近年来世界人口的不断增长，工业化以及城市化的快速发展，使得人类赖以生存的水环境受到了严重的污染，产生的大量重金属废水(如铅、铬、砷、镉、铜等)严重危害人体健康，尤其是大多数金属离子及其化合物易于被水中的悬浮颗粒所吸附而沉淀于水体的沉积层中，长期污染水体，对人体产生毒性效应。因此，有效地处理水体中过量的重金属，对于减轻环境污染和保障人体健康具有重要意义。

目前，化学沉淀法、离子交换法、膜滤法、电化学法、反渗透法、溶剂萃取法、吸附法等技术已经用于处理水体重金属污染。而吸附法具有成本低、效率高等显著优势，因而被广泛用于水体中重金属污染的治理。同时，各种吸附剂中，生物吸附剂由于具有来源广泛、不会造成二次污染以及价格低廉等优势而受到了广泛关注。

壳聚糖(CS)是由甲壳素经脱乙酰而得到的除纤维素外第二大类天然高分子材料，具有氨基和羟基官能团，是唯一一种可生物再生的碱性多糖类高分子。壳聚糖具有来源广泛、生物降解性、生物相容性、抗菌性、无毒副作用，是一种良好的生物吸附剂，对重金属离子的配位能力较强。然而在弱酸性条件下，壳聚糖的氨基容易发生质子化而导致壳聚糖的强度下降甚至发生溶解，从而在一定程度上限制了其应用范围。

柠檬酸(CA)又称枸缘酸，化学名称为2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，是一种三羧酸类化合物，具有安全无毒、亲水性和反应活性优良等特点，多用于食品工业，常作为食品的酸味剂，同时也用于医药工业以及化学工业，具有良好的应用前景。

中国专利申请CN 105597690A公开了一种金属吸附生物材料，为多孔泡沫样材料，制备原料包括柠檬酸1-10份、木聚糖1-10份、羧甲基壳聚糖1-10份，对钴、锰和铜等具有吸附效果，对Cu的最大吸附力达到71mg/g，但仍不够理想。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题本发明提供一种柠檬酸接枝壳聚糖小球的制备方法，通过使用柠檬酸对壳聚糖进行反应改性引入羧基基团，进而形成一定粒径的柠檬酸接枝壳聚糖湿凝胶球，再经真空冷冻干燥处理形成疏松多孔的壳聚糖-柠檬酸小球，从而在提高柠檬酸接枝壳聚糖小球吸附性能的同时，兼顾了生物相溶性，并提高了在弱酸性条件下的稳定性，可广泛应用于铜离子等重金属吸附。

本发明提供一种柠檬酸接枝壳聚糖小球的制备方法，包括如下步骤：

1)壳聚糖-柠檬酸凝胶的制备：向柠檬酸溶液中加入壳聚糖，柠檬酸和壳聚糖的质量比为4:1～8:1，搅拌均匀，得到壳聚糖-柠檬酸凝胶；

2)柠檬酸接枝壳聚糖湿凝胶球的制备：将步骤1)得到的壳聚糖-柠檬酸凝胶倒入滴定管中，并在磁力搅拌下逐滴滴入到氢氧化钠溶液中，收集得到柠檬酸接枝壳聚糖湿凝胶球，湿凝胶球的粒径为2.5-3mm；

3)柠檬酸接枝壳聚糖小球的制备：将步骤2)得到的柠檬酸接枝壳聚糖湿凝胶球进行冷冻干燥处理后，得到壳聚糖-柠檬酸小球。