[发明专利]一种高吸附性壳聚糖气凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种高吸附性壳聚糖气凝胶的制备方法。第一步将壳聚糖溶于酸性水溶液，第二步将稀释过的α,β‑不饱和醛交联于壳聚糖溶液成胶，第三步用去离子水洗净，冷冻干燥后得到壳聚糖凝胶材料。本发明合成方法简单，得到的凝胶材料为功能化改性的壳聚糖气凝胶材料，对于废水中的阴离子染料尤其是甲基蓝染料具有吸附容量大、吸附效果好、稳定性好、重复利用性高且易于分离。

技术领域

本发明属于壳聚糖材料技术领域，更具体地，涉及一种高吸附性壳聚糖气凝胶的制备方法。

背景技术

随着化学工业的迅速发展，有机废水的处理问题愈发严重。其中最具代表性的是纺织印染行业产生的污染废水。未经处理的染料废水直接排放会对水生物种和人类造成威胁，从而破坏生态系统和生态环境。如何高效、简单、安全地治理染料废水污染已成为研究热点。

吸附法作为染料废水的处理方法之一，具有运行成本低、处理效果好等优点，在去除有机污染物方面有很大的应用潜力。然而，由于传统吸附剂如活性炭、大孔树脂、膨润土等大多存在再生困难、回收率低、应用成本高等缺点，限制了其应用。因此研究人员试图使用具有可生物降解性、可重复利用性、生物相容性好且廉价的天然生物质吸附材料来替代传统的吸附材料。

壳聚糖作为自然界中发现的唯一天然碱性多糖，在化妆品、食品添加剂、医疗以及水处理等领域广泛应用。然而，由于壳聚糖存在机械性能低、在酸性溶液中稳定性差、比表面积小等固有缺陷，仍需对壳聚糖进行结构改性和化学改性，以满足复杂的应用环境和多种应用目的。因此，开发一种吸附能力强、稳定性好且重复利用性高的壳聚糖吸附材料具有重要的研究意义和应用价值。

之前也有制备壳聚糖气溶胶的报道，如CN106800662B，将壳聚糖溶液通过物理交联或化学交联形成水凝胶，再用无水乙醇置换，超临界干燥后得到壳聚糖气凝胶。现有技术中化学交联采用的一般是环氧化合物或醛类化合物，尤其是戊二醛。但是制备的壳聚糖气溶胶吸附性依然不够。

发明内容

针对现有技术中的存在的上述技术问题，本发明提供一种高吸附性壳聚糖气凝胶的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高吸附型壳聚糖气凝胶的制备方法，包括如下过程：

（1）将壳聚糖溶于酸性水溶液中，搅拌至壳聚糖完全溶解；

（2）将稀释后的α,β-不饱和醛加入（1）中的壳聚糖溶液中，机械搅拌均匀，静置成水凝胶；

（3）用去离子水多次浸泡、洗涤（2）中的水凝胶，然后进行冷冻干燥，得到壳聚糖气凝胶材料。

作为一个优选方案，所述酸性水溶液包括冰醋酸水溶液、甲酸水溶液、盐酸水溶液、硝酸水溶液和硫酸水溶液。

作为一个优选方案，步骤（1）中，所述酸性水溶液的体积浓度为0.01%~10%。

作为一个优选方案，步骤（1）中，所述每100mL酸性水溶液中掺杂壳聚糖的质量为0.1g~10g。

作为一个优选方案，步骤（2）中，所述每100mL壳聚糖溶液中掺杂α,β-不饱和醛为0.1mL~5mL。

作为一个优选方案，步骤（2）中，所述α,β-不饱和醛包括丙烯醛，反式丁烯醛，苯丙烯醛等。

作为一个优选方案，步骤（2）中，所述温度范围为0~80℃。

作为一个优选方案，步骤（3）中，用纯水浸泡洗涤0.1h~48h较佳。

本发明的有益效果：本发明方法制备的壳聚糖气凝胶材料为功能化改性的壳聚糖气凝胶材料，对于废水中的阴离子染料尤其是甲基蓝染料具有吸附容量大、吸附效果好、稳定性好、重复利用性高且易于分离等优点，在染料废水处理领域有良好的应用前景。