[发明专利]改性淀粉／氧化石墨烯磁性复合微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸附剂技术领域，具体涉及一种改性淀粉／氧化石墨烯磁性复合微球及其制备方法。

技术背景

铬在自然界中主要有 Cr（VI）和 Cr（III）两种比较稳定的价态，受周围环境如水体 pH值、有机物、温度等因素的影响，六价铬和三价铬化合物可以相互转化，其中六价铬氧化性强、对人体的毒性大，一般为三价铬的 100 多倍。含铬废水的来源非常广泛，在电镀、制革、冶金、印染等行业都使用大量用来制造各种催化剂和无机铬颜料的重铬酸盐，特别是铬鞣剂被广泛用于制革工业中的鞣制工艺中，从而在生产过程中排放出大量的含Cr（IIII）的废水，在一定条件下Cr（III）可以转化为Cr（VI），当水中 Cr（VI）含量累积超过 0.1mg/L 时，就会对人体造成危害。因此，Cr（III）和Cr（VI）含量是水质污染控制指标中的重要项目，必须严格处理含铬废水。

氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，是一种用途广泛的纳米材料，氧化石墨烯纳米片层不仅拥有超大的比表面积，而且含有大量的羟基、羧基、环氧基等含氧基团，能够通过静电作用、π-π键等与Cr（III）和Cr（VI）产生相互作用而吸附于其表面上，从而达到去除的目的。与碳纳米管相比，氧化石墨烯价格更低廉，同时生物相容性更好；与石墨烯相比，氧化石墨烯与许多溶剂有很好的相容性，因此被广泛用于水处理领域。

淀粉是自然界中最为丰富的多糖之一，具有可生物降解，价格低廉，对环境无毒副作用等优点，可与多种金属离子结合，是一种性能优良的重金属离子吸附剂。丙烯酰胺水溶性较强，聚合后可以生成不同分子量及电荷密度的聚丙烯酰胺衍生物，其分子主链上的酰胺基和双键具有很好的反应活性。淀粉与丙烯酰胺单体经过接枝共聚反应制得的淀粉接枝共聚物是一种新型的功能高分子材料，它不仅保留了天然淀粉的高分子性能，还兼具接枝单体的性能，可广泛应用于环保、石油化工、造纸及水处理等行业。发明内容

本发明的目的是提供一种改性淀粉／氧化石墨烯磁性复合微球及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种改性淀粉／氧化石墨烯磁性复合微球，该磁性复合微球由以下材料按照质量份制成：氧化石墨烯悬浮液30~60份，糊化玉米淀粉溶液31~62份，丙烯酰胺2~4份，磁性Fe₃O₄悬浮液 10.2~10.4份，环氧氯丙烷溶液10.3~10.6份，蓖麻油150~300份，乳化剂Span-80 5.6~11.2份，乳化剂Tween-80 0.4~0.8份。

上述方案中，所述氧化石墨烯悬浮液所含的氧化石墨烯片层的质量分数为0.1%，氧化石墨烯纳米片层的厚度为3~10nm、长和宽度为30~80nm。

上述方案中，所述糊化玉米淀粉溶液是将3~6份玉米淀粉与30~60份氧化石墨烯分散液、0.1~0.2份过硫酸铵在90℃下磁力搅拌30分钟，并用质量分数为30%NaOH溶液调节pH至9所得。

上述方案中，所述磁性Fe₃O₄悬浮液是将0.2~0.4g Fe₃O₄粉体分散在10ml 质量分数为5%的聚乙二醇2000溶液中所得，所用的磁性Fe₃O₄是通过化学共沉淀法制备得到，其直径在20~30nm之间，最大磁饱和强度为32.5emu/g。

上述方案中，所述环氧氯丙烷溶液是将0.3~0.6份的环氧氯丙烷溶解在10份无水乙醇中所得。

本发明实施例还提供一种改性淀粉／氧化石墨烯磁性复合微球的制备方法，将31~62份糊化玉米淀粉溶液与10.2~10.4份Fe₃O₄悬浮液混合均匀后超声30分钟，再与2~4份丙烯酰胺混合作为水相体系，将其滴加到由200~300份蓖麻油、5.6~11.2份Span-80、0.4~0.8份Tween-80组成的油相体系中，滴加时间为1小时，滴加完成后继续搅拌1小时，再将10.3~10.6份环氧氯丙烷溶液滴加到混合体系中，滴加时间为30分钟，滴加完成后继续保温反应3小时，用30%NaOH溶液破乳，混合体系离心分离，沉淀物分别用丙酮、无水乙醇洗涤3~5次，真空60℃下干燥8小时，所得产物即为改性淀粉／氧化石墨烯磁性复合微球。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：