[发明专利]一种o-羧甲基壳聚糖中空纳米微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粒粒可控、稳定性好、可用作重金属污水处理的O-羧甲基壳聚糖中空纳米微球。

背景技术

     壳聚糖，化学名为β－（1，4）－2－乙酰氨基－2－脱氧－D－葡萄糖，是甲壳素脱乙酰化的产物，是由氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖结构单元组成的直链多糖。壳聚糖是一种新型的天然高分子材料，由于分子内部含有羟基、氨基和糖苷键等多种活性官能团，使它在环境、生物医药、工业、农业等领域具有广泛的应用，在近十年内壳聚糖逐步被人们重视并成为研究热点。本发明将改性后的壳聚糖制备成纳米微球或微粒作为吸附污水中某些具有污染性的金属离子，通过羧甲基引入到壳聚糖分子中O－位上制成O-羧甲基壳聚糖，增强其对金属离子的捕获作用，再利用模板法制备出球形规则、粒径均一的O-羧甲基壳聚糖中空纳米微球，以用来作为重金属离子的吸附剂。由于合成出的O-羧甲基壳聚糖具有明显的抗酸性，有利于用其作为吸附剂，改善了传统的壳聚糖基吸附剂普遍耐酸性不强的弊端，并由其制备出的纳米微球抗酸性更强，可以在较苛刻的酸性环境中仍起到良好的吸附剂的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种O-羧甲基壳聚糖中空纳米微球的制备方法，O-羧甲基壳聚糖中空纳米微球可用作对金属离子的吸附。

本发明是这样来实现的，一种O-羧甲基壳聚糖中空纳米微球的制备方法，其特征在于：实验中使用磺化聚苯乙烯微球作为模板，首先制备尺寸均一的聚苯乙烯微球，再通过磺化反应使其表面带上一定量的磺酸基团，然后通过磺酸根基团与壳聚糖之间的静电相互作用使O-羧甲基壳聚糖分子在其表面聚集，通过交联形成了聚苯乙烯-O-羧甲基壳聚糖核壳结构的微球，最后用四氢呋喃溶解掉聚苯乙烯内核，得到尺寸均一的O-羧甲基壳聚糖中空微球。具体方案为，一种O-羧甲基壳聚糖中空纳米微球的制备方法，将0.3g的O-羧甲基壳聚糖溶解于30ml的超纯水后，倒入20ml含有0.2g磺化聚苯乙烯微球的水溶液中，持续搅拌2h，离心分离，用清水洗涤三次，制备的聚苯乙烯-O-羧甲基壳聚糖微球在强力搅拌下充分分散在30ml蒸馏水中，在40℃时，加入2ml 2.5％的戊二醛交联壳层O-羧甲基壳聚糖，恒温2h后，离心分离，最后将微球加入四氢呋喃中搅拌12h，离心分离，多次用四氢呋喃洗涤，得到的样品置于40℃的真空烘箱中烘干12h，即得O-羧甲基壳聚糖中空纳米微球。

 本发明的技术效果是：反应条件温和、生产工艺简单、易于工业化生产。得到的O-羧甲基壳聚糖中空纳米微球具有明显的抗酸性，具有较强的与金属离子配位的能力，可用于处理污水中的金属离子。

具体实施方式

实施例

本发明以壳聚糖为原料，称2g壳聚糖于锥形瓶中，在25ml50%的NaOH溶液中，浸泡20h后。称取8.52g氯乙酸溶于25ml异丙醇中，在搅拌下逐滴加入锥形瓶中，于室温下反应12h，对溶液抽滤除去溶剂，用100ml水溶解上述滤出物，然后用1mol/L的HCl将溶液中和至pH=7，将溶液离心，保留上清液，搅拌条件下，向上清液中加入150ml无水乙醇，这时有大量絮状物析出，静置2h，将溶液离心。将沉淀物挤干，剧烈搅拌条件下用乙醇将沉淀物洗涤三次，得到纤维状产物，然后放入烘箱中80℃下烘干备用。

制备尺寸均一的O-羧甲基壳聚糖中空微球：

步骤一：0.3g的O-羧甲基壳聚糖溶解于30ml的超纯水中。

步骤二：0.2g磺化聚苯乙烯微球在超声作用下充分分散在20ml的蒸馏水中。然后将步骤一中制得的悬浮液在磁力搅拌器的强烈搅拌下缓缓倒入0.2g磺化聚苯乙烯微球的水溶液中，并持续搅拌2h，使磺化聚苯乙烯微球充分吸附O-羧甲基壳聚糖分子。最后离心分离除去溶液中未吸附的游离O-羧甲基壳聚糖分子，并用清水洗涤三次。制备的聚苯乙烯-O-羧甲基壳聚糖微球在强力搅拌下充分分散在30ml蒸馏水中。放入40℃恒温水浴加热，待温度稳定后加入2ml（2.5％）戊二醛交联壳层O-羧甲基壳聚糖。恒温2h后，离心分离得到交联的聚苯乙烯-O-羧甲基壳聚糖微球。最后将微球加入四氢呋喃中搅拌12h，使其磺化聚苯乙烯内核充分溶蚀，离心分离，多次用四氢呋喃洗涤，确保将聚苯乙烯尽可能的除去。得到的样品置于40℃的真空烘箱中烘干12h。

附：

磺化聚苯乙烯（PS）微球的制备过程如下：在氮气气氛下，首先将20g苯乙烯单体加入到180ml的二次蒸馏水中，升温至70℃，搅拌15min后，滴加20g溶解有0.6g过硫酸钾的水溶液，在温度为70℃条件下反应24h，然后将反应物冷却至室温，即可得到白色PS乳液。取20ml上述制备的乳液，在9000转/分钟下离心10min，然后水洗，将得到的固体产物分散到60ml浓硫酸中，在温度为40℃条件下反应6h，将产物再次离心分离，最后用二次蒸馏水清洗后放入40℃的真空烘箱中烘干48h，得到黄色磺化聚苯乙烯微球。