[发明专利]芦丁-三价铬海藻酸钠壳聚糖微囊体系及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于微囊体系的环境重金属污染治理领域，具体的说，是涉及芦丁-三价铬海藻酸钠壳聚糖微囊体系(Ru-Cr(Ⅲ)ACM体系)及其制备方法，和利用该体系去除污水中Cr(Ⅵ)的应用。

背景技术

重金属污染是目前最为严重的环境问题之一，该污染会对人体及其他生物造成不可逆转的危害。Cr(Ⅵ)作为重金属的典型代表，在环境中具有较强的富集性，不会通过自然界本身物理的、化学的或生物的自净作用而降低或消除对生物和环境的危害。

铬主要用于电镀、采矿、冶炼等行业，当前国内外对其处理方法主要有：（1）化学法：化学还原沉淀法和电解法都是通过氧化还原反应将Cr(Ⅵ)从环境中沉淀分离出来而去除，但该方法成本较高，且易造成二次污染。（2）物理化学法：阴离子交换树脂上的阴离子可与污水中的Cr₂O₇^2-交换而将其去除，但该法的缺点是树脂易被氧化和污染，而且对污水的预处理要求也比较高。（3）生物法：微生物的代谢产物是天然的絮凝剂，能有效的吸附Cr(Ⅵ)等金属离子，然而，该方法对微生物种类的选取条件很苛刻，需通过遗传工程、驯化等手段获得具有特殊功能的菌株。就实际的发展情形来看，当前对含Cr(Ⅵ)污水的处理手段多种多样，但各方法均存在一定的弊端。

海藻酸钠(Sodium Alginate）和壳聚糖(Chitosan)因其独特的物理、化学及生物学特性，目前已成为十分理想的制备缓释和控释制剂的天然高分子材料，并且海藻酸钠壳聚糖结合使用可以提高膜的机械强度，因此，它们作为新型缓控释制剂也受到越来越多的关注。芦丁（Rutin）是一种来源很广的天然黄酮类化合物，具有很好的抗氧化等药学活性，作为一种具有广阔发展前景的药物同样受到越来越多的研究。但芦丁较难溶于水，因此很难参与水均相溶液的反应。

发明内容

本发明要解决的是有效、环保、安全的去除污水中Cr(Ⅵ)的技术问题，提供了一种芦丁-三价铬海藻酸钠壳聚糖微囊体系及制备方法和应用，该体系有效、环保、安全且具有一定缓释能力；该制备方法通过内部凝胶法得到载有Ru-Cr(Ⅲ)配合物的微囊体系；该体系能对Ru-Cr(Ⅲ)配合物起到缓释的作用，从而使Ru-Cr(Ⅲ)配合物能持续的还原水中Cr(Ⅵ)，以实现对Cr(Ⅵ)的有效去除。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种芦丁-三价铬海藻酸钠壳聚糖微囊体系，该体系由以下制备方法得到：

（1）将20-60g/L的芦丁无水乙醇溶液和40-120g/L的CrCl₃·6H₂O无水乙醇溶液按17:5的体积比混合，30-60℃水浴搅拌至恒温；

（2）用乙醇胺将步骤（1）所得混合溶液的pH值调节至5.5-6.5，70℃回流2-4h；

（3）用乙醇胺将步骤（2）所得回流溶液的pH值调节至6-8，冷却至室温，抽滤得沉淀；

（4）将步骤（3）所得沉淀用水和体积百分数为95%的乙醇分别洗涤三次，真空干燥，得Ru-Cr(Ⅲ)配合物；

（5）在30-60℃条件下向质量浓度为1-2%的海藻酸钠溶液中加入纳米级碳酸钙，充分混匀作为水相，其中海藻酸钠溶液中海藻酸钠与纳米级碳酸钙的质量比为1:0.67；

（6）称取步骤（4）所得Ru-Cr(Ⅲ)配合物，加入步骤（5）所得水相中，并使之均匀分散，其中海藻酸钠溶液中海藻酸钠与Ru-Cr(Ⅲ)配合物的质量比为1:0.33；

（7）在30-45℃水浴条件下，配置体积浓度为0.5-2%的Span-80液体石蜡溶液作为油相；

（8）在电子机械搅拌速度为200-400r/min的搅拌条件，5-10cm的滴加高度下，用带针头注射器将步骤（6）所得水相以10-60滴/min的速度滴入步骤（7）所得油相中，其中水相与油相的体积比为1:5，继续搅拌10-20min，用带针头注射器滴加0.2-0.8ml冰乙酸；

（9）停止搅拌，静置分离至微球沉淀，Tween80溶液和纯水清洗去除微球表面油相，离心分离，收集微球；

（10）将步骤（9）所得微球置于5-15g/L的壳聚糖醋酸缓冲溶液中，使微球与壳聚糖醋酸缓冲溶液的体积比为1:3-1:10，振荡10-50min，离心分离，收集微球；其中壳聚糖醋酸缓冲溶液以体积浓度为0.5-2%的醋酸为缓冲剂，以NaOH调节其pH为4.5-6.5；