[发明专利]一种复合结构油下超亲水壳聚糖气凝胶的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种复合结构油下超亲水壳聚糖气凝胶的制备方法及其应用，所述方法步骤如下：一、采用冰模板法制备三维网络状壳聚糖气凝胶；二、将步骤一所制备的三维网络状壳聚糖气凝胶完全浸入水中，控制浸润时间为0.5~5s，外部水凝胶层厚度为0.5~4mm，得到外层是壳聚糖水凝胶、内部是壳聚糖气凝胶的复合结构壳聚糖；三、将壳聚糖气凝胶用于油下吸水：将步骤二中制备的复合结构壳聚糖应用于油下吸水。本发明解决了现在已有油水分离产品的制备方法中的高污染、高成本、需要大型仪器等的限制。本发明采用冰模板法制备的油下超亲水壳聚糖气凝胶，其三维多孔孔径为20~300μm，吸附容量达到40~150g/g，测试分离效率可以达到99.5%以上。

技术领域

本发明涉及一种油下超亲水复合结构壳聚糖气凝胶的制备方法及应用。

背景技术

随着工业含油废水排放的增加和海洋石油泄漏的频繁发生，油水分离已经成为环境保护需要迫切解决的问题。而许多有机合成反应需要在无水的条件下进行，对于水吸附剂也有迫切的需求。目前所存在的油水分离材料众多，主要分为“除水型”和“除油型”材料。除油型材料种类繁多，按照基底物理形态可以分为多种，例如网膜基材料、织布基材料、颗粒物、海绵状材料等等。但除油型油水分离材料容易在分离过程中出现污染和堵塞问题。“除水型”材料大多只有层状材料，即网膜基材料。海绵状材料之一气凝胶由于具有轻的密度和大的比表面积等优点近几年被研究者广泛的关注。而目前为止，吸油气凝胶研究非常多，对于吸水气凝胶还未见报道。由于吸油气凝胶大多数需要复杂的制备条件和昂贵的疏水处理过程，很难应用于大规模生产。

壳聚糖是虾、蟹和昆虫壳骨架中提取物甲壳素的脱乙酰产物，是自然界中唯一的碱性多糖。它来源丰富，是一种可再生的天然高分子材料。壳聚糖具有生物相容性好、易生物降解、无毒、环境友好等特性壳聚糖及其衍生物有着广泛的用途，特别是在生物医学领域，可用作药物载体、人工软组织材料如人工皮肤等。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合结构油下超亲水壳聚糖气凝胶的制备方法及其应用，解决了现在已有油水分离产品的制备方法中的高污染、高成本、需要大型仪器等的限制。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种复合结构油下超亲水壳聚糖气凝胶的制备方法，基于壳聚糖天然无污染为材料，以绿色环保的冰晶作为模板，制备出三维结构壳聚糖气凝胶。具体制备步骤如下：

一、采用冰模板法制备三维网络状壳聚糖气凝胶；

二、将步骤一所制备的三维网络状壳聚糖气凝胶完全浸入水中，控制浸润时间为0.5~5s，外部水凝胶层厚度为0.5~4mm，得到外层是壳聚糖水凝胶、内部是壳聚糖气凝胶的复合结构壳聚糖，外层可以选择性吸水，内部具有大的吸水容量；

三、将壳聚糖气凝胶用于油下吸水：

将步骤二中制备的复合结构壳聚糖应用于油水混合物中吸水，具体步骤是：将预浸润后的壳聚糖置于一定比例的油水混合物中，复合结构吸水后，膨胀，取出，得到了纯净的油相。该油下吸水的应用可以适用于需要严格无水环境下的化学反应以及分离油水混合物。

本发明具有如下优点：

1、本发明的油下超亲水、水下超疏油壳聚糖气凝胶的制备方法简单绿色，实验参数可控，成本低，可用于制造一种油下超亲水吸水气凝胶。

2、本发明所提出的复合结构壳聚糖是将气凝胶和水凝胶组合应用的一种新颖的概念和方法。

3、该方法制备的油下超亲水壳聚糖材料有望成为未来油水分离材料发展提出了一个新的智能概念，为超浸润材料组合应用提出了一个新方向