[发明专利]一种电喷法制备多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电喷法制备多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂的方法，属于生物质资源利用、吸附剂制备及应用领域。

背景技术

氟广泛分布在自然环境中，是我们人体健康密切相关的微量元素之一，主要是以氟离子的形式存在。人体的各组织都含有不同含量的氟，牙齿和骨骼的含氟量占人体的80％以上，是牙齿、骨骼组成的重要因素，正常人体内含氟量大约在2～3g左右。人体中少量的氟的存在可以防止龋齿，抑制细菌对牙齿的腐蚀，饮用水中含氟量达到0.5～1.0mg/L之间时，对人体健康有益，既不会发生龋齿和氟斑牙，也不会有氟骨病发生。但饮用水中氟离子的浓度超过一定的范围时，长期饮用以后会导致龋齿，氟骨症和神经损伤等疾病，根据卫生部调查，全国约有7700多万人饮用含氟量已经超过5.0mg/L，因此，严格控制氟的摄入量对人体健康具有重要意义。

目前，已有许多方法用于去除水中的氟离子，主要有电渗析法，离子交换法，化学沉淀法，吸附法，反渗透法，唐南透析法，混凝沉降法等。在上述方法中，反渗透法和渗析法都需要使用处理膜，投资大，运行费用高。混凝法最大的不足就是除去氟离子时存在着电极钝化的现象，导致除氟的效果不太好，使用后的极板结垢严重，垢污的清除十分困难。饮用水中常含有SO₄^2-、NO₃^-等阴离子，竞争吸附的结果使得阴离子交换树脂的效果较差。与其它几种方法相比，吸附法是一种比较经济和效率高的除氟方法，能够有效的处理重金属、非金属离子以及有机物污染，但大多数吸附剂存在着吸附容量低、成本高、效率低、二次污染等问题，影响实际应用。

海藻酸钠又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐，是由海带中提取的天然多糖碳水化合物。被广泛应用于食品、医药、纺织、日用化工等领域。海藻酸是由古洛糖醛酸(记为G段)与其立体异构体甘露糖醛酸(记为M段)两种结构单元构成的，这两种结构单元以三种方式(MM段、GG段和MG段)通过α-1,4糖苷键链接，从而形成一种无支链的线性嵌段共聚物。海藻酸钠与高价的金属离子容易发生离子交换反应，形成凝胶。

电喷技术是指导电液滴在高压电场的作用下能够发生高速喷射的现象。在聚合物溶液或溶胶中加入致孔剂，微球形成后，除去致孔剂，可制备具有较大比表面积的聚合物多孔微球。相对于传统的乳液方法制备微球，电喷技术具有其独特的优点：首先，电喷技术简单、高效率、不使用有机溶剂，制备过程环境友好；其次，将致孔技术与电喷技术结合，利用电喷技术可以制备聚合物微球的尺寸可控的多孔吸附剂；再次，利用电喷技术可以实现聚合物多孔微球的大规模的制备，为工业生产提供一个很好的平台。

软硬酸碱理论的主要内容是指，软酸优先和软碱生成稳定的化合物，硬酸优先和硬碱生成稳定的化合物。F^-、OH^-、CH₃COO^-、PO₄^3-、SO₄^2-、CO₃^2-、ClO₄^-、NO₃^-等离子作为一种硬碱离子，会和硬酸性的离子(Fe³⁺、La³⁺、Al³⁺、Zr⁴⁺)等金属离子形成稳定的化合物。因此，通过制备含有Fe³⁺、La³⁺、Al³⁺、Zr⁴⁺等金属离子的海藻酸盐微球，可以提高微球对硬碱离子的选择性吸附能力。

因此，利用电喷技术和软硬酸碱理论，有望制备一种多孔海藻酸盐凝胶微球新型吸附材料，开发这类新型去除阴离子，尤其是去除氟离子的吸附材料具有较大实用价值。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种利用电喷技术和软硬酸碱理论制备多孔海藻酸盐凝胶微球阴离子吸附剂的方法。

本发明的技术方案为：

一种电喷法制备多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂的方法，包括以下步骤：

步骤一、将0.5～3重量份海藻酸钠加入92～99重量份蒸馏水中，配制成海藻酸钠水溶液，然后加入0.5～5重量份致孔剂，搅拌均匀，得到共混溶胶；