球形重金屬捕捉吸附材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物質吸附材料領域，具體涉及一種球形重金屬捕捉吸附材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]重金屬廢水主要來源于電鍍、冶煉、采礦、選礦、化工及機械等行業。這些行業產生的含重金屬的廢水排入天然水體后，不僅對水生生物構成威脅，而且可能通過食物鏈而不斷富集于生物體內，最終危害到人類的健康。重金屬廢水處理傳統方法主要包括化學沉淀法、絮凝劑法、離子交換法、活性炭吸附法等。傳統重金屬廢水處理方法成本較高，大多數使用的材料或試劑容易產生二次污染，不易降解。生物吸附法是利用天然高分子對重金屬廢水進行吸附處理。與傳統重金屬廢水處理方法相比，生物質吸附法有成本低、脫除效率高及可再生等優點。生物質吸附法主要利用廉價或廢棄的天然高分子生物質以及其改性材料對重金屬廢水進行吸附處理。生物質資源來源廣泛且豐富多樣化，現在研究較多的生物質吸附材料包括殼聚糖、纖維素、農業廢棄物等。但是，大多數生物質材料不但無規整的形態，而且無法同時實現對多數重金屬離子吸附處理，無法滿足工業應用要求。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種球形重金屬捕捉吸附材料及其制備方法，制備的魔芋基吸附材料具有規整的球形型貌，同時通過負載聚多巴胺，進一步引入二硫代氨基甲酸，提升了魔芋基吸附材料的對重金屬離子捕捉和吸附能力，提高了魔芋基吸附材料的工業應用實用性。
[0004]為了實現本發明的目的，其發明的球形重金屬捕捉吸附材料是這樣實現的，其包括1?10份的魔芋葡甘聚糖、100?400份的水、1?80份的堿、400?800份的分散劑、1?40份的多巴胺、100?400份的緩沖溶液和1?80份的二硫化碳，它們為質量份數。
[0005]所述所述魔芋葡甘聚糖的平均粒徑為1?100 μ?,魔芋葡甘聚糖是從植物魔芋提取的。
[0006]所述所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉中的一種或兩種以上的任意組合。
[0007]所述所述分散劑是醇與水的混合物，醇與水的體積配比為1:3，醇為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇中的一種或兩種以上的任意組合。
[0008]所述所述緩沖溶液為三羥甲基氨基甲烷(Tris)和鹽酸的共混體系，有效緩沖pH范圍在7.0到9.2之間。
[0009]為了實現本發明的目的，本發明的球形重金屬捕捉吸附材料的制備方法是這樣實現的，其特征在于步驟如下:
步驟一從植物魔芋提取魔芋葡甘聚糖，將1?10份的魔芋葡甘聚糖分散于100?400份水中，溫度控制在30?50°C，機械攪拌下溶解1?2小時，生成魔芋葡甘聚糖溶膠；
步驟二
再將生成的魔芋葡甘聚糖溶膠慢慢滴入到1?80份的堿和400?800份的分散劑中，進行脫乙酰基反應1?36小時，過濾并用水洗去分散劑和過量的堿，獲得球形脫乙酰基魔芋葡甘聚糖凝膠；
步驟三
將球形脫乙酰基魔芋葡甘聚糖凝膠直接分散于100?400份的緩沖溶液中，加入1?40份的多巴胺，進行聚合反應5?72小時，過濾和用水洗去未負載的多巴胺，獲得球形聚多巴胺負載魔芋葡甘聚糖吸附材料；
步驟四
將球形聚多巴胺負載魔芋葡甘聚糖吸附材料分散于溶有1?80份的堿中，再加入1?80份的二硫化碳，進行二硫代氨基甲酸鹽合成反應1?10小時，過濾和用水洗去雜質，冷凍干燥24?36小時，獲得球形重金屬捕捉吸附材料。
[0010]本發明與現有技術相比，具有如下的優點及效果:
1、球形魔芋基吸附材料表層負載一層聚多巴胺高分子膜，利用聚多巴胺的伯胺基團，進行二硫代氨基甲酸鹽合成反應，不但提高了魔芋基吸附材料機械強度，同時引入二硫代氨基甲酸基團，提升了魔芋基吸附材料的對多數重金屬的吸附能力；
2、反應步驟少、成本低和工藝簡單，污染少。
【具體實施方式】
[0011]下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。以下實施例中所涉及的份數均是質量份數。
[0012]實施例一
步驟一
從植物魔芋提取魔芋葡甘聚糖，將6份的魔芋葡甘聚糖分散于100份水中，溫度控制在50°C，機械攪拌下溶解1小時，生成魔芋葡甘聚糖溶膠；
步驟二
再將上述生成的魔芋葡甘聚糖溶膠慢慢滴入到溶有20份的氫氧化鈉及400份的乙醇和水分散劑(Vi#:V * =1:3)中，進行脫乙酰基反應12小時，過濾并用水洗去分散劑和過量的堿，獲得球形脫乙酰基魔芋葡甘聚糖凝膠；
步驟三
將上述球形脫乙酰基魔芋葡甘聚糖凝膠直接分散于200份的三羥甲基氨基甲烷Tris和鹽酸HC1的緩沖溶液中，緩沖溶液的pH=8.5，10mmol/L，加入5份的多巴胺，進行聚合反應36小時，過濾并用水洗去未負載的多巴胺，獲得球形聚多巴胺負載魔芋葡甘聚糖吸附材料；
步驟四
將上述球形聚多巴胺負載魔芋葡甘聚糖吸附材料分散于溶有10份氫氧化鈉中，再加入10份的二硫化碳，進行二硫代氨基甲酸鹽合成反應5小時，過濾和用水洗去雜質，冷凍干燥36小時，獲得球形重金屬捕捉吸附材料。
[0013]實施例二
步驟一
從植物魔芋提取魔芋葡甘聚糖，將5份的魔芋葡甘聚糖分散于150份水中，溫度控制在40°C，機械攪拌下溶解2小時，生成魔芋葡甘聚糖溶膠；
步驟二
再將上述生成的魔芋葡甘聚糖溶膠慢慢滴入到溶有40份的氫氧化鉀及400份的甲醇和水分散劑(Vi#:V * =1:3)中，進行脫乙酰基反應20小時，過濾并用水洗去分散劑和過量的堿，獲得球形脫乙酰基魔芋葡甘聚糖凝膠；
步驟三
將上述球形脫乙酰基魔芋葡甘聚糖凝膠直接分散于300份的三羥甲基氨基甲烷Tris和鹽酸HC1的緩沖溶液中，緩沖溶液的pH=8.0，10mmol/L，加入10份的多巴胺，進行聚合反應50小時，過濾并用水洗去未負載的多巴胺，獲得球形聚多巴胺負載魔芋葡甘聚糖吸附材料；
步驟四
將上述球形聚多巴胺負載魔芋葡甘聚糖吸附材料分散于溶有40份氫氧化鉀中，再加入40份的二硫化碳，進行二硫代氨基甲酸鹽合成反應7小時，過濾并用水洗去雜質，冷凍干燥24小時，獲得球形重金屬捕捉吸附材料。
[0014]實施例三
步驟一
從植物魔芋提取魔芋葡甘聚糖，將7份的魔芋葡甘聚糖分散于300份水中，溫度控制在35°C，機械攪拌下溶解2小時，生成魔芋葡甘聚糖溶膠；
步驟二
再將上述生成的魔芋葡甘聚糖溶膠慢慢滴入到溶有60份碳酸鈉及600份的丙醇和水分散劑(Vi#:V7X=l:3)中，進行脫乙酰基反應35小時，過濾并用水洗去分散劑和過量的堿，獲得球形脫乙酰基魔芋葡甘聚糖凝膠；
步驟三