[发明专利]一种香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶的制备方法及其应用，所述制备方法包括以下步骤：首先将香蕉纤维切割后进行酸洗、二次碱煮、水洗，得到香蕉纤维素；然后将香蕉纤维素溶于离子液体中，制得香蕉纤维素溶液；同时将壳聚糖粉末溶于聚丙烯酸溶液中，得到壳聚糖溶液；并将壳聚糖溶液加入到香蕉纤维素溶液中混溶，并利用交联剂在升温中加速有效交联，得到香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶溶液；最后经水洗得香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶。本发明制得香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶对重金属离子的吸附能力强、吸附速度快，且具有良好的生物兼容性，可应用于环境中重金属污染的处理，有利于提高环境改善的效率，也使得香蕉纤维得到充分利用，实现双赢的效果。

技术领域

本发明涉及香蕉纤维技术领域，尤其涉及一种香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶的制备方法及其应用。

背景技术

由于重金属在人类生产和生活中得到越来越广泛的应用，并可直接或间接进入大气、水体、土壤中，使得环境中存在着不同程度的重金属污染。重金属通过人体呼吸道、消化道和皮肤等各种途径被吸收，当这些重金属在人体内累积到一定程度时，会直接影响人类健康甚至威胁生命。因此，各国迫切需要治理重金属的污染，减少对人类或其他生物的危害，提高人们的健康水平，以及生态平衡。而现有一些吸附重金属离子的方法吸附效率相对较低，不利于提高环境改善速度。

香蕉纤维是一种在收割果实后获得的生态友好型纤维，目前世界上的香蕉纤维尚未得到大规模开发利用，全球约有129个国家种植香蕉，香蕉茎皮每年的废弃量巨大。海南也是我国的香蕉种植主要省份之一，如果能充分利用这一资源，将其变废为宝，必将有利于提高香蕉种植业的效益，推动经济的发展。香蕉纤维的化学成分主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成。然而，纤维素在大多数传统有机溶剂中的溶解度很小，很难在其中进行均匀的纤维素改性反应。针对上述情况，急需一种方法，能够解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶的制备方法及其应用，制得香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶对重金属离子的吸附能力强、吸附速度快，且具有良好的生物兼容性，可应用于环境中重金属污染的处理，有利于提高环境改善的效率，同时使得香蕉纤维得到充分利用，实现双赢的效果。

本发明采用的技术手段如下：一种香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、香蕉纤维提纯：将香蕉纤维切割后进行酸洗、二次碱煮、水洗，得到香蕉纤维素；

S2、香蕉纤维素溶解：将步骤S1的香蕉纤维素溶于离子液体中，油浴加热，搅拌均匀制得香蕉纤维素溶液，所述香蕉纤维素和离子液体的质量比为1:3～1:8；

S3、壳聚糖溶解：将壳聚糖粉末溶于浓度为45％～100％的聚丙烯酸溶液中，搅拌得到壳聚糖溶液；

S4、混溶交联：将步骤S3的壳聚糖溶液缓缓加入到步骤S2的香蕉纤维素溶液中混溶，15～25℃条件下加入交联剂分散搅拌45～90min，再将温度升至45～80℃，搅拌15～32h得到香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶溶液；

S5、水洗：将步骤S4的复合水凝胶溶液加入去离子水进行震荡洗涤，洗去离子液体、聚丙烯酸和未反应的交联剂，彻底洗涤后得到香蕉纤维壳聚糖复合水凝胶。

进一步的，所述步骤S4中，所述交联剂为环氧氯丙烷。

进一步的，所述步骤S1中，所述酸洗是由1.5～5.0g/L的硫酸或醋酸，20～60℃下浸泡切割后的香蕉纤维20～60min，并加入少量渗透剂JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)，酸洗后的香蕉纤维用去离子水冲洗至中性。