[发明专利]一种酰胺化改性磁性壳聚糖微球的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种酰胺化改性磁性壳聚糖微球的制备方法及应用。其中，所述酰胺化改性磁性壳聚糖微球的制备方法具体为：采用水热法合成CoFe₂O₄纳米颗粒；通过反相乳液聚合方法，在戊二醛的交联作用下，形成磁性壳聚糖微球；通过酰胺反应将PBTCA接枝到磁性壳聚糖微球上，即得到酰胺化改性磁性壳聚糖微球。本发明制备的酰胺化改性磁性壳聚糖微球具有良好的机械性能以及足够的吸附位点，对废水中的U(VI)的吸附容量大，去除能力好。通过磁场能够快速将吸附U(VI)后的酰胺化改性磁性壳聚糖微球与被吸附基质（废水）分离和解析。为废水中U(VI)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，具体涉及一种酰胺化改性磁性壳聚糖微球的制备方法及应用。

背景技术

铀作为一种典型的锕系元素，可产生大量的放射性子体物质，对环境安全和生态系统构成严重威胁。另外，铀会对人体的肾脏，大脑甚至DNA结构造成损害。因此，从水溶液中去除和回收U(VI)显得十分重要。在过去的十多年中，许多应用于U(VI)消除的技术已经得到广泛的研究，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。吸附法以其低成本、高灵活性和广泛的适应性，被广泛应用于污染废水中放射性核素的去除。

传统的吸附剂为活性炭，因其含有大量微孔，具有较大的比表面积，所以能有效地去除废水中的重金属离子和有机污染物。但高质量的活性炭价格昂贵，而且再生效率较低。碳气凝胶因具有比表面积大、多孔结构、柔韧性好、密度变化范围广等特点，所以是制备吸附剂的理想材料。但是碳气凝胶通常需由有机气凝胶高温分解而制得，其制备周期较长、工艺复杂、原材料昂贵且有毒，这些不足限制了碳气凝胶在重金属离子吸附方面的应用。

壳聚糖作为一种天然高分子聚合物，在自然界中广泛存在。壳聚糖分子链中存在大量可与金属离子络合的存在大量吸附功能基(酰胺基、胺基和羟基)，是金属离子的天然生物吸附剂。但壳聚糖在酸性介质中由于氨基质子化易溶解，防碍了壳聚糖在酸性环境中吸附金属离子。另外，完成吸附后的壳聚糖也难以与被吸附基质分离。这些缺点限制了壳聚糖在酸性环境中吸附金属离子的应用。

因此，需要对壳聚糖进行处理，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决壳聚糖无法在酸性环境中吸附金属离子和完成吸附后的壳聚糖难以与被吸附基质分离的技术问题，提供一种酰胺化改性磁性壳聚糖微球的制备方法及应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：

一种酰胺化改性磁性壳聚糖微球的制备方法，采用水热法合成CoFe₂O₄纳米颗粒；通过反相乳液聚合方法，在戊二醛的交联作用下，形成磁性壳聚糖微球；通过酰胺反应将PBTCA接枝到磁性壳聚糖微球上，即得到酰胺化改性磁性壳聚糖微球。

具体包括如下步骤：

(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂O和Co(NO₃)₂·6H₂O分散于蒸馏水中，混合搅拌30～60min，用NaOH调节溶液的pH为12，磁力搅拌30～60min得到混合液；把混合液移入内衬聚四氟乙烯的反应釜内，150～180℃下反应12～36h；反应完成后，用去离子水和无水乙醇洗涤，低温冷冻干燥24h，得到颗粒分散且均匀的CoFe₂O₄纳米颗粒；

(2)将壳聚糖溶于2％醋酸溶液，配制成透明的壳聚糖溶液；将步骤(1)制备的CoFe₂O₄纳米颗粒分散在上所述壳聚糖溶液中，搅拌均匀，通过反相乳液聚合；加入环己烷和司班80，混合均匀后加入质量分数50％戊二醛，发生席夫碱反应，交联形成磁性壳聚糖微球；