[发明专利]浒苔多糖水凝胶与制备方法及在重金属污染处理中的应用

说明书

本发明公开了浒苔多糖水凝胶与制备方法及在重金属污染处理中的应用。向浒苔粉末水溶液中添加过氧化氢在90～100℃进行浸提获得多糖溶液，采用Sevage法对多糖溶液去除蛋白，再加入乙醇在2～8℃冷藏获得沉淀，将沉淀冷冻干燥获得浒苔多糖；将浒苔多糖制成水溶液，调节pH至碱性，再加入第一步交联剂进行第一步交联获得单网络结构水凝胶体系，然后加入交联单体、引发剂和第二步交联剂进行第二步交联，第二步交联后获得浒苔多糖水凝胶。本发明提供的浒苔多糖水凝胶具有优异的机械稳定性，同时对水体中重金属离子具有优异的吸附性能。

技术领域

本发明属于材料和环境领域，涉及浒苔多糖水凝胶与制备方法及在重金属污染处理中的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着工业的迅速发展，水污染特别是重金属污染问题日益严重，亟待解决。吸附法因成本低、操作简便、作用高效且二次污染较小，是目前最为常用的水污染处理方式之一。水凝胶因具有三维多孔网络结构、较大的界面积、可包含丰富的官能团等特点所决定的良好吸附性能，以及较好的水环境适应性，在重金属水污染治理方面的应用潜力巨大。其中，采用天然来源大分子制备的水凝胶，由于材料来源绿色，环境安全性高，因此具有重要的应用前景。

浒苔是一种大型绿藻，近年来在黄海等海岸的爆发生长引起关注。因尚缺乏有效的利用方式，大量浒苔作为废物被丢弃腐烂，严重影响了海洋生态环境。发明人经研究发现，浒苔中多糖的含量达50％以上，并含有大量的羟基、硫酸基和羧基，易于改性，可与有机分子和无机离子发生方式多样的相互作用。然而，目前对浒苔多糖的利用仍存在很大的制约，首先是浒苔多糖的提取方法和工艺不成熟。目前多采用水提醇沉法提取浒苔多糖，但现有工艺提取效率低，并且受提取条件影响，导致提取的多糖往往分子量偏大，水溶性较差，或因活性基团未能得到充分保留而导致活性较低，从而制约了其功能化应用。其次，因浒苔多糖中杂多糖含量高的分子结构特点，链间相互作用较弱，因此由其制备的水凝胶机械稳定性较差，无法满足实际应用需求，因此应用受限。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供浒苔多糖提取与水凝胶制备方法及在重金属污染处理中的应用，本发明提供的浒苔多糖水凝胶具有优异的机械稳定性，同时对水体中重金属离子具有优异的吸附性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种浒苔多糖的提取方法，向浒苔粉末水溶液中添加过氧化氢在90～100℃进行浸提获得多糖溶液，采用Sevage法对多糖溶液去除蛋白，再加入乙醇在2～8℃冷藏获得沉淀，将沉淀冷冻干燥获得浒苔多糖。

本发明对水提醇沉法提取浒苔多糖进行改进，发现与普通水提醇沉法相比，本发明提取的浒苔多糖水溶性更好，活性基团含量更高。

另一方面，一种浒苔多糖，由上述提取方法获得。

第三方面，一种浒苔多糖水凝胶的制备方法，提供上述浒苔多糖，将浒苔多糖制成水溶液，调节pH至碱性，加入第一步交联剂进行第一步交联获得单网络结构水凝胶体系，然后加入交联单体、引发剂和第二步交联剂进行第二步交联，第二步交联后获得浒苔多糖水凝胶；其中，所述第一步交联剂为环氧氯丙烷、京尼平中的一种或两种，所述交联单体为丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种或多种，所述第二步交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、碳化二亚胺(EDC)或N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)。

与现有相关技术相比，本发明方法有以下突出优点：首先，其他方法获得的浒苔多糖水溶性较差且活性基团较少，无法满足两步交联，本发明利用上述浒苔多糖作为原料，具有更好的水溶性和更多的活性基团，从而为两步交联提供基础。其次，本发明先利用化学交联，再采用接枝共聚法进行交联，能够使浒苔多糖形成互穿双网络结构，从而显著提高了浒苔多糖水凝胶的机械稳定性，同时保障了该浒苔多糖水凝胶对水体中重金属离子具有优异的吸附性能。