[发明专利]一种蒙脱土纳米颗粒的原位制备及其去除果汁中重金属的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备及食品加工领域，具体涉及一种蒙脱土纳米颗粒的原位制备及其去除果汁中重金属的方法。

背景技术

果汁除拥有丰富的营养价值外，不同果汁不同层次的还具有抗氧化、肝损伤修复，甚至抗癌、抗高血压等保健作用，但重金属污染问题却严重制约其相关产业的健康快速发展。因此，解决重金属污染问题已成为保证我国果汁加工产业快速、健康发展的关键科学技术问题之一，也是目前产业发展急需。

物理吸附作为去除液体中重金属的一种常用方法，物理吸附剂能够有效吸附去除液体环境中的重金属，但是甘薯汁等果汁中含有丰富的糖类等物质，物理吸附剂在完成重金属有效吸附后的分离富集则成为其在甘薯汁等果汁加工中广泛使用的限制因素。蒙脱土作为矿物复合粉体吸附剂的一种，能够有效吸附去除重金属离子，但是其吸附后不易回收问题却严重制约了蒙脱土等重金属吸附材料的应用，而现有的磁性蒙脱土制备方法采用环氧树脂作为交联材料，在食品加工中应用存在潜在安全风险且制备过程相对繁琐。迄今为止，采用磁性蒙脱土材料吸附去除食品产品中重金属离子的研究尚属空白。

本发明是在氮气保护下将中性蒙脱土投入氯化铁和氯化亚铁制备的铁离子混合液中，采用化学共沉法原位反应获得磁性蒙脱土纳米颗粒，并将其置于含有重金属的果汁中进行重金属的吸附去除。此种方法制备的中性磁性蒙脱土纳米颗粒原料少，无潜在安全风险，制备过程简单易操作，且具有对果汁中重金属的吸附吸取速度较快、同时回收方便、对果汁品质影响小的特点，材料重金属吸附能力可达到6.4mg/g，对果汁中重金属铅去除率达到90％以上，且对果汁中花青素等花色苷物质保留率达到80％以上，能够显著降低果汁中重金属去除速率并同时减少对果汁品质的影响。

发明内容

本发明旨在建立一种基于磁性蒙脱土纳米颗粒的原位制备方法，并将其成功应用于果汁中重金属的去除。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供一种中性磁性蒙脱土纳米颗粒的原位制备方法，该方法包括：

步骤一、铁离子母液的制备

在容器中加入1400份的蒸馏水，缓慢加入17份的FeCl₃·6H₂O和6份FeCl₂·4H₂O铁试剂，使得Fe³⁺和Fe²⁺的摩尔比例保持在2:1，在150-250rpm的转速下充分溶解铁离子，制备获得用于Fe₃O₄生成的铁离子母液；

步骤二、中性磁性蒙脱土纳米颗粒的原位制备

通过在中性蒙脱土悬浮液中生成Fe₃O₄磁性纳米颗粒，原位反应制备获得中性磁性蒙脱土纳米颗粒。在100份铁离子母液中，氮气保护下缓慢加入1份120-150目中性蒙脱土，150-250rpm转速维持10分钟使其充分溶解悬浮；然后在搅拌条件下缓慢加入2-3份氨水，并在80℃水浴条件下保持30分钟陈化，取出后缓慢去除上层清澈溶液；然后采用适量蒸馏水多次震荡洗涤后静置，再弃去上清液体，如此反复3-4次，使溶液成中性；最后中性磁性蒙脱土纳米颗粒溶液至5g/L蒙脱土浓度备用；

步骤三、中性磁性蒙脱土纳米颗粒的制备的干燥

对获得的中性磁性蒙脱土纳米颗粒溶液使用外源1-1.5T磁场进行富集分离，在60～80℃烘箱中干燥4～6小时，自然冷却至室温，即可制备获得中性磁性蒙脱土纳米颗粒。

另一方面，本发明提供了一种中性蒙脱土纳米颗粒去除果汁中重金属的原位制备方法，该方法用中性蒙脱土纳米颗粒制备的步骤二中所制备的中性磁性蒙脱土纳米颗粒进一步去除果汁中的重金属的方法，该方法包括：用已经制备好的中性磁性蒙脱土纳米颗粒溶液作为重金属吸附材料进行果汁中重金属的吸附处理，以蒙脱土净含量计，果汁中中性磁性蒙脱土纳米颗粒的投放量为0.3-0.7g/L；并在30-40℃、搅拌转速为150-250rpm的吸附条件下进行果汁中重金属的吸附处理20-40分钟，吸附处理结束后用外源1-1.5T磁场进行果汁中中性磁性蒙脱土纳米颗粒的富集分离，即完成果汁中重金属铅的吸附去除处理。

发明详述：