[发明专利]一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备及环境保护技术领域，特别涉及一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法。

背景技术

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物，是除纤维素外世界含量第二大丰富的天然聚合物。壳聚糖分子中存在大量的氨基和羟基，这些活性基团可以很好的络合金属离子以及放射性核素。壳聚糖具有来源广泛、生物相容性好、无毒无害、抗菌性、易生物降解、二次污染小等优点，是一种良好的吸附剂。

尽管壳聚糖吸附重金属离子以及放射性核素已有许多研究报道，但在工业应用方面还存在一定弊端：比如，在酸性溶液中，壳聚糖分子中的-NH₂容易被质子化而溶于水，从而影响了其吸附性能且不利于吸附剂的回收。壳聚糖主要是以片状和粉末状形式存在的，很难快速有效的从水体中分离。同时壳聚糖弱的机械强度和化学抵抗力也限制了壳聚糖的广泛应用。将磁性分离技术应用得到壳聚糖吸附中，制备磁性壳聚糖复合材料，可有效解决壳聚糖难分离、弱的机械强度和弱的化学抵抗力的问题。同时采用固定化技术，将酿酒酵母包埋在磁性颗粒中，可以大大的增加材料的吸附性能，提高处理效率。磁性化生物固定颗粒作为吸附剂具有固液接触好、传质速率高、吸附容量大等优点，近年来受到广泛关注。

壳聚糖本身不具有磁性，将壳聚糖与磁性物质(Fe₃O₄)有机结合，可以实现对材料的磁性化，进而采用磁分离技术达到快速分离的目的。同时，酿酒酵母的加入，增强了材料的吸附性能。而磁性材料的加入，增加壳聚糖生物固定化颗粒的机械稳定性。此外，磁性壳聚糖生物固定化颗粒后续处理简单，使得其在放射性废水处理行业中更具应用前景。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法。

一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，其具体步骤如下：

(1)将壳聚糖溶于乙酸溶液中，制成壳聚糖乙酸溶液，然后加入海藻酸钠，待完全溶解后加入酿酒酵母，搅拌均匀；

(2)将三价铁盐和二价铁盐按照一定比例溶于步骤(1)所得溶液中，搅拌使其混合均匀；

(3)将步骤(2)所得混合溶液滴入到NaOH溶液中，磁力搅拌1h～2h，固化2h～2.5h，成形的颗粒用去离子水反复清洗，直至洗液呈中性，得到磁性壳聚糖生物固定化颗粒，将该颗粒干燥备用。

步骤(1)中所述乙酸溶液中乙酸的质量分数为2％～3％。

所述步骤(1)中所加入的海藻酸钠与壳聚糖的质量比为(1～1.5)：2。

所述步骤(1)中所加入的酿酒酵母与壳聚糖质量比为(5～10)：1。

所述步骤(2)中所加入的三价铁盐与二价铁盐的摩尔比为2：1。

步骤(2)中所述三价铁盐为Fe₂(SO₄)₃·9H₂O，所述二价铁盐为FeSO₄·7H₂O。

步骤(3)中所述NaOH溶液中NaOH的质量分数为10％～20％。

一种应用磁性壳聚糖生物固定化颗粒处理放射性废水的方法，其具体方案如下：将含Sr²⁺废水溶液放入容器中，加入通过上述方法制备得到的磁性壳聚糖生物固定化颗粒，搅拌或振荡20h～24h。

本发明的有益效果为：

本发明的磁性壳聚糖生物固定化颗粒制备方法简单，整个反应过程在温和条件下即可完成，所用原料价廉易得，对外界环境条件无特殊要求，占用空间小；相对于壳聚糖，磁性壳聚糖生物固定化颗粒机械强度高，吸附容量大，并且磁分离技术可以达到快速分离的目的；相对于放射性核素的现有处理技术，本发明所制备材料成本较低，且不存在二次污染。

附图说明

图1a和图1b分别为不同比例尺下本发明磁性壳聚糖生物固定化颗粒的SEM电镜照片，图1c为本发明磁性壳聚糖生物固定化颗粒的EDAX图；

图2为吸附时间对本发明磁性壳聚糖生物固定化颗粒吸附Sr²⁺的影响曲线；

图3为不同初始pH值下本发明磁性壳聚糖生物固定化颗粒吸附容量的变化曲线。

具体实施方式

本发明提供了一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备与应用方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1

一种磁性壳聚糖生物固定化颗粒的制备方法，按照如下步骤进行：