[发明专利]一种吸附重金属的可食性壳聚糖-果胶凝胶珠的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种吸附重金属的可食性壳聚糖‑果胶凝胶珠的制备方法，包括如下步骤：步骤1，制备壳聚糖‑果胶水溶胶：将壳聚糖和果胶溶解于盐酸溶液，搅拌均匀，制备得到壳聚糖‑果胶水溶胶；步骤2，制备壳聚糖‑果胶湿凝胶球：将步骤1中制备得到的壳聚糖‑果胶水溶胶逐滴缓慢滴入到片碱溶液中，制备得到壳聚糖‑果胶湿凝胶球；步骤3，制备壳聚糖‑果胶凝胶珠：用蒸馏水将步骤2中制备得到的壳聚糖‑果胶湿凝胶球洗涤至中性，再进行冷冻干燥，制备得到吸附重金属的可食性壳聚糖‑果胶凝胶珠。本发明制备的壳聚糖‑果胶凝胶珠具有稳定性好、机械强度高、吸附性能优异等优点，制备过程无需采用化学交联剂、绿色安全。

技术领域

本发明属于水处理材料制备的技术领域，具体来说是一种吸附重金属的可食性壳聚糖-果胶凝胶珠的制备方法及其应用。

背景技术

随着现代化、城市化以及工业化的快速发展，重金属污染问题日益突出。重金属如铅、铜、镉、汞等，难以被生物降解，在低的暴露水平就具有较强的毒性，同时可以通过食物链在生物体内累积，危害人类的生命健康。

目前，常见的去除重金属的方法有化学沉淀、离子交换、电化学反应和吸附等，其中吸附是最为经济、有效的方法之一。然而，目前吸附去除重金属的吸附剂存在着主要的不足之处：吸附剂制备过程较为复杂，不够绿色环保，存在着二次污染现象，尤其是在处理与人生活密切相关的饮用水、果汁、饮料等。因此，需要制备过程简单、绿色安全、不产生二次污染、吸附性能优异的可食性新型吸附剂。

壳聚糖是一种环境友好的碱性多糖，具有生物可降解性、价格低廉、绿色环保等特点，并含有丰富的、可与重金属结合的官能团(如氨基、羧基和羟基等)，被认为是最有前途的生物吸附剂之一。但是，壳聚糖具有在酸性溶液中不稳定、机械强度差、吸附容量低等缺点，这些缺点阻碍了其在重金属去除领域的应用。常见的改性方法较为繁琐，并大多使用毒性极高的化学交联剂。因此，通过无需采用化学交联剂、绿色安全的方法制备稳定性好、机械强度高、吸附性能优异的可食性壳聚糖-果胶凝胶珠，吸附去除水样中重金属，具有良好的市场应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸附重金属的可食性壳聚糖-果胶凝胶珠的制备方法，该凝胶珠制备过程无需采用化学交联剂、绿色安全，具有稳定性好、机械强度高、吸附性能优异等优点。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

步骤1，制备壳聚糖-果胶水溶胶：将壳聚糖和果胶溶解于盐酸溶液，搅拌均匀，制备得到壳聚糖-果胶水溶胶；其中采用果胶作为天然交联成分，可以提升壳聚糖-果胶凝胶珠的稳定性、机械强度和吸附性能。

步骤2，制备壳聚糖-果胶湿凝胶球：将步骤1中制备得到的壳聚糖-果胶水溶胶逐滴缓慢滴入到片碱溶液中，制备得到壳聚糖-果胶湿凝胶球；此时获得的壳聚糖-果胶湿凝胶球为浅黄色的湿凝胶球；步骤1中所制备得到的壳聚糖-果胶水溶胶是不溶于碱溶液的，所以滴到碱溶液中可以形成完整的球形，本申请中制备的是凝胶珠，是通过溶解于酸而不溶解于碱的特性制备所得。

步骤3，制备壳聚糖-果胶凝胶珠：,用蒸馏水将步骤2中制备得到的壳聚糖-果胶湿凝胶球洗涤至中性，再进行冷冻干燥，制备得到吸附重金属的可食性壳聚糖-果胶凝胶珠。

之所以采用冷冻干燥，首先，干燥是因为干的壳聚糖-果胶凝胶珠易保存，便于利用；其次，采用冷冻干燥是为了控制壳聚糖-果胶湿凝胶球的多孔结构，得到孔径小、比表面积大的壳聚糖-果胶凝胶珠。

优选地，所述步骤1中，壳聚糖的质量浓度为0.01g/mL至0.05g/mL，果胶的质量浓度为0.01g/mL至0.05g/mL。

优选地，所述步骤1中的盐酸溶液为食品级盐酸溶液，所述盐酸溶液的pH值为1至2。

优选地，所述步骤2中的片碱溶液为食品级片碱溶液，所述片碱溶液的浓度为1mol/L至2mol/L。