[发明专利]一种接枝型磁性壳聚糖微球的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种接枝型磁性壳聚糖微球的制备方法及应用。所述制备方法为：通过共沉淀法合成CoFe₂O₄纳米颗粒；再通过反相乳液聚合法，在戊二醛的交联作用下，将壳聚糖与CoFe₂O₄纳米颗粒交联成磁性微球，最后使用衣康酸和丙烯酸对磁性微球壳进行接枝，得到接枝型磁性壳聚糖微球。本发明还公开将接枝型磁性壳聚糖微球用于去除废水中Th⁴⁺的应用。本发明制备的接枝型磁性壳聚糖微球在酸性环境下对废水中Th⁴⁺的吸附容量大，对废水中的Th⁴⁺的去除能力较好；且在吸附后能够很快从废水中分离，为废水中Th⁴⁺的去除提供了新的途径。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种接枝型磁性壳聚糖微球的制备方法及应用。

背景技术

钍是核作业、放射性同位素生产和采矿过程中产生的液体放射性废物中常见的放射性元素之一。钍元素具有放射性和毒性，即使水源中含有的低百分比Th(IV)离子，也会对生命系统的造成各种有害影响。因此，考虑到钍在工业中的广泛应用及其在环境中的长期稳定性，以及它对人类健康和环境的潜在损害，从废水中去除和回收钍离子是必要的。各种方法已被用于从含有这种离子的废物中回收钍离子。常用的处理方法包括溶剂萃取、化学沉淀、离子交换、蒸发、生物吸附等。在上述处理方法中，吸附法是从水溶液中去除重金属最常用的方法之一，其特点是效率高、成本低、易于还原和环保。

目前采用的吸附剂主要有活性炭和离子交换树脂。但是，活性炭不具有吸附选择性，且活性炭本身的成本较高，因此活性炭的使用受到限制。处理污水后的活性炭需要再生后才能继续使用。活性炭的再生不仅增加了使用成本，还会导致碳损失从而减少吸附容量。而离子交换树脂是一种由石油原料提炼的昂贵吸附材料，与水接触不良，并且吸附性能取决于树脂性能。

壳聚糖作为一种天然高分子聚合物，是自然界中丰富的生物吸附剂之一。与其他生物聚合物相比，壳聚糖具有巨大的吸附能力和潜力，其结构中存在胺基、羟基等活性官能团。但是，天然壳聚糖在酸性环境下易溶，而且在吸附后很难从废水中分离，这些缺点使得壳聚糖的应用受到极大的限制。

因此，如何对壳聚糖进行改性，使其能够发挥其吸附潜能而且降低吸附成本，是本领域技术人员的研究方向。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种接枝型磁性壳聚糖微球的制备方法，通过该方法制备的接枝型磁性壳聚糖微球，能够用于处理废水中的Th⁴⁺，且吸附容量大，去除能力较好。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种接枝型磁性壳聚糖微球的制备方法，通过共沉淀法合成CoFe₂O₄纳米颗粒；再通过反相乳液聚合法，在戊二醛的交联作用下，将壳聚糖与CoFe₂O₄纳米颗粒交联成磁性微球，最后使用衣康酸和丙烯酸对磁性微球壳进行接枝，得到接枝型磁性壳聚糖微球。

进一步，具体步骤为：

(1)将FeCl₃·6H₂O和CoCl₂·6H₂O溶于含乙酸铵的乙二醇溶液中，搅拌直到完全溶解，再转移到反应釜中，并将反应釜置于180℃的烘箱中，加热反应20～24小时后，分离出沉淀物，用去离子水和无水乙醇洗涤后，低温冷冻干燥24h，得到颗粒分散且均匀的CoFe₂O₄纳米颗粒；