[发明专利]一种磁性吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磁性吸附剂及其制备方法，属于复合材料领域。所述的磁性吸附剂结合壳聚糖阳离子性、明胶两性的结构与性质，引入四氧化三铁的磁性以及CTAB作为阳离子表面活性剂特性，制备得到的一种具有高效吸附及再生功能的磁性吸附材料。本发明制备方法简单，该磁性吸附剂与溶液易分离，不易损失，分离过程省时高效可以循环利用，在染料吸附方面有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种高吸附能力的磁性吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着人们对物质生活的不断提高，与染料相关的产业如皮革、印染、纺织以及化妆品等快速发展，其结果之一就是未经处理的染料废水排放到水体环境中对水体生物和人类健康带来巨大威胁。染料废水通过干扰水体生物的光合作用，导致水体失去自净功能；并且其生物毒性对人体会产生致癌、致畸以及致突的严重危害。由于巨大的毒性作用，染料的处理已经引起广泛关注。传统的染料废水处理方法主要有生物处理法、化学氧化法、电化学法、絮凝沉淀法、吸附法、光催化降解法、膜分离法和溶剂萃取法等。吸附法其操作简单、处理效率高以及可再生一直备受关注，但大多数吸附剂存在再生困难，易流失、使用成本高等问题，因此研制一种廉价、高效、环境友好和生物相容性好的生物吸附剂是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高吸附性能的磁性生物吸附剂及其制备方法。所述的磁性吸附剂结合壳聚糖阳离子性、明胶两性的结构与性质，引入四氧化三铁的磁性以及CTAB作为阳离子表面活性剂特性，制备得到的一种具有高效吸附及再生功能的磁性吸附材料，所制备的磁性生物吸附剂具有具有高正电荷和磁响应性，制备简单和易于回收的特点。该磁性吸附剂可通过静电作用、氢键作用、范德华力多种作用吸附有机染料新胭脂红（AR 18），当染料浓度在增加至150mg/L时，去除率仍然在90%以上，表明在有机染料吸附方面具有优异的性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种高吸附性能的磁性生物吸附剂及其制备方法，以壳聚糖和明胶为原料，戊二醛为交联剂、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为阳离子表面活性剂，制备了MCGC，具体步骤如下：

（1）合成羧基化的Fe₃O₄磁性纳米粒子

通过溶剂热法制备Fe₃O₄磁性纳米粒子。具体实验步骤如下：称取0.1-3.0 g柠檬酸钠、1.0-4.0 g FeCl₃·6H₂O 和1.0-10 g 乙酸铵于250 mL三口烧瓶，然后加入30-150 mL乙二醇中，超声分散均匀后得到黄色的混合物溶液，将三口烧瓶转移至油浴锅，通入N₂并加热至170 ℃，恒温机械搅拌0.5-3.0 h，得到红棕色溶液。然后将该溶液转移到反应釜中，放入烘箱170-300 ℃反应8.0-20 h。反应完成后，取出反应釜冷却至室温，产物用磁铁分离，并用乙醇和水分别洗涤三次，将洗涤后的产物在50 ℃下真空干燥24 h。

（2）合成磁性壳聚糖/明胶/CTAB纳米复合材料

分别配置0.4-4.0 g质量分数为3.0 %的壳聚糖醋酸水溶液(醋酸的体积分数为2.0 %)和0.1-3.0 g质量分数为6.0 %的明胶水溶液，将其分别在50 ℃下搅拌30 min后混合，然后加入1.0-5.0 g的CTAB和0.2-2.0 g 羧基化的Fe₃O₄磁性纳米粒子，继续50 ℃搅拌40 min，加入0.2-2.0 mL 50 wt%的戊二醛溶液，反应2 h结束后，用无水乙醇洗涤三次，产物用磁铁分离后进行冷冻干燥，得到最终产物MCGC。

(3) 磁性吸附剂用于吸附有机染料AR 18的工艺