[发明专利]一种基于膳食纤维的重金属离子吸附剂

说明书

本发明公开了一种基于膳食纤维的重金属离子吸附剂，属于生物吸附剂技术领域。本发明所述的Cd²⁺吸附剂是利用米糠不溶性膳食纤维制备得到，所述的米糠不溶性膳食纤维包括米糠纤维素、半纤维素及木质素，其中米糠纤维素、半纤维素和木质素的质量比为(0.5‑2):(0.5‑2):(0.5‑1.5)。本发明中米糠不溶性膳食纤维主要组分的分子结构具有羟基、羧基等含氧官能团，可以通过阳离子交换或静电相互作用，对Cd²⁺产生较强的亲和力，使得Cd²⁺随纤维一起排出体外，减少Cd²⁺在机体的蓄积。

技术领域

本发明涉及一种基于膳食纤维的重金属离子吸附剂，属于生物吸附剂技术领域。

背景技术

镉、汞、铅等重金属对于人类和动物来说是机体的非必需元素，它们因毒性强、易移动，且极易在机体蓄积引起了国内外学者广泛关注。人体主要通过呼吸、饮食和抽烟等途径摄入Cd²⁺，它们会在机体组织迅速蓄积，蓄积时间长达10～30年，不易从机体排出体外，从而对人体健康产生威胁。当进入机体的Cd²⁺浓度达到一定值，会对肾脏和肝脏造成损伤，机体会陆续出现咳嗽、胸闷和呼吸困难等症状，重金属离子还可通过直接骨损伤或由于肾功能障碍而间接导致骨脱矿，严重者甚至引发癌症。

常用的吸附重金属离子的纤维有可溶性纤维和不溶性纤维，通常会采用改性技术(物理、化学、酶法)对纤维进行改性作为吸附剂；也有采用不同来源不溶性膳食纤维或可溶性膳食纤维混合作为吸附剂，这些吸附剂需要进行额外的改性处理，以及需要和可溶性纤维进行混合才能很好的发挥吸附作用。

而且目前有人将米糠通过粉碎来吸附镉离子，虽然能实现单一镉离子的吸附，但是并不实现选择性吸附镉离子或者不具有一定的抗干扰能力，也就是说米糠并不具有选择性吸附混合体系中镉离子的作用。

米糠作为稻米加工副产物，来源丰富，成本低。但米糠常被用作饲料或被废弃，高值化利用率低。脱脂米糠是米糠生产米糠油时得到的产物，含有丰富的膳食纤维、植酸钙和蛋白质等物质。其中膳食纤维含量占脱脂米糠的40％左右，而不溶性膳食纤维是脱脂米糠膳食纤维的重要组成部分。不溶性膳食纤维主要包括纤维素、半纤维素及木质素，但目前，并未有提及将不溶性纤维的三种主要成分提取出来后按一定比例混合的报道。

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种利用米糠不溶性膳食纤维主要组分制备的Cd²⁺吸附剂及其应用。

本发明的第一个目的是提供一种重金属Cd²⁺吸附剂，所述的吸附剂是利用米糠不溶性膳食纤维制备得到，所述的米糠不溶性膳食纤维包括米糠纤维素、半纤维素及木质素，其中米糠纤维素、半纤维素和木质素的质量比为(0.5-2):(0.5-2):(0.5-1.5)。

在本发明的一种实施方式中，所述的米糠纤维素、半纤维素和木质素的质量比为1:1:1。

本发明的第二个目的是制备所述重金属Cd²⁺吸附剂的方法，包括如下步骤：

将米糠不溶性膳食纤维混合均匀，即得到重金属Cd²⁺吸附剂；其中米糠不溶性膳食纤维包括米糠纤维素、半纤维素及木质素，三者的质量比为(0.5-2):(0.5-2):(0.5-1.5)。

在本发明的一种实施方式中，所述米糠纤维素、半纤维素及木质素均采用80-150目筛进行过筛处理。

在本发明的一种实施方式中，所述米糠纤维素、半纤维素及木质素的氧含量占碳氧总含量的比例分别大于33％、31％和24％。

在本发明的一种实施方式中，米糠纤维素、半纤维素及木质素的羟基基团含量占样品含氧官能团含量的比例分别大于10％、20％和5％。