一種酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑的製備方法

2023-12-01 05:51:31

一種酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑的製備方法，屬於環保功能材料製備【技術領域】。通過共沉澱法製備了四氧化三鐵納米顆粒並對其表面進行疏水改性，隨後以油酸改性酵母菌水溶液為水相，模板分子三氟氯氰菊酯，功能單體甲基丙烯酸、4-乙烯基吡啶，交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯，引發劑偶氮二異丁酸二甲酯，疏水Fe3O4為油相，製備穩定的Pickering乳液，熱引發聚合製備酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑。印跡微球磁穩定性較好，靜態吸附實驗研究了吸附劑的吸附平衡、動力學和選擇識別性能。結果表明本發明製備的印跡吸附劑具有較好的吸附容量、較快的吸附動力學和對LC的選擇識別性能。
【專利說明】一種酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑的製備方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑的製備方法，屬環保功能材料製備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]分子印跡技術就是指在模板分子周圍形成聚合物網絡，除去模板分子後在聚合物的網絡結構中留下具有識別能力的結合位點，對模板客體分子表現出高度的選擇識別性能。磁分離技術運用到分子印跡中有利於快速簡便的將磁性聚合物從樣品中分離出來。磁性分子印跡技術因其高效的選擇性、易分離、可重複利用性及廉價易製備的優點有著廣闊的應用前景。
[0003]Pickering乳液近年來引起了較大的關注，它以固體粒子作為穩定顆粒代替表面活性劑，吸附在水油界面，形成Pickering乳液，它克服了傳統表面活性劑製備的乳液不穩定、尺寸不均勻、毒性等缺點。按固體穩定顆粒的親疏水性分為水包油(o/w)或油包水(w/o)型乳液，常用的穩定顆粒包括無機粒子如二氧化矽、四氧化三鐵、碳酸鈣等，黏土粒子如埃洛石、鋰皂石、高嶺土等，生物材料如纖維素、澱粉、甲殼素等。微生物相對於上述材料具有廉價、低毒性、易獲取、表面基團豐富的特點，酵母菌作為一類常見的微生物，無毒，具有優秀的生物相容性，常用於人類及動物細胞的理想實驗模型，用其作為穩定粒子製備Pickering乳液並運用到分子印跡技術中目前尚未見報導。
[0004]菊酯類農藥因其高效殺蟲性廣泛應用於農業、漁業、林業及家庭除蟲，相比於有機氯農藥，菊酯在生物體中毒 性較低及具有相對較快的生物轉化和代謝速度，但這類殺蟲劑經呼吸或表皮吸收，既含有神經毒素易導致中樞神經麻痺，又易引起內分泌紊亂。因此，製備優良的吸附劑從環境中選擇性識別和吸附菊酯非常必要。本發明選用三氟氯氰菊酯(LC)作為分子印跡中的模板分子。
[0005]本發明以酵母菌作為基質材料，四氧化三鐵(Fe3O4)粒子作為磁性載體，採用Pickering乳液法製備磁性印跡複合微球(MMMs)，並將其用於LC的選擇性識別和吸附。

【發明內容】

[0006]本發明首先通過共沉澱法製備了 Fe3O4納米顆粒並對其表面進行疏水改性，隨後以油酸改性酵母菌水溶液為水相，模板分子LC，功能單體甲基丙烯酸(MAA)、4-乙烯基吡啶(4-VP)，交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)，引發劑偶氮二異丁酸二甲酯(AIBME)，疏水Fe3O4為油相,製備穩定的Pickering乳液,熱引發聚合製備酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑。並將吸附劑用於溶液中LC的選擇性識別和吸附。
[0007]本發明採用的技術方案是:
一種酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑的製備方法，按照下述步驟進行:
(I)Fe3O4納米粒子的製備及其疏水改性:
六水合三氯化鐵(FeCl3.6Η20)和四水合氯化亞鐵(FeCl2.4Η20)溶解在去離子水中，質量體積比為(1-3 ): (0.5-1.5 ): (50-100 ) g/g/ml，20-50 °C攪拌 10-20 min，將氫氧化鈉(NaOH)溶液(濃度為0.2-0.6 mol/L)在氮氣氛中快速加入到上述溶液中，其中氫氧化鈉溶液與上述溶液的體積比為(30-60): (50-100) ml/ml，劇烈攪拌10-30 min，生成的Fe3O4納米粒子用磁鐵分離回收後，用無水乙醇洗滌3次，分散在的油酸和無水乙醇體積比為1:(1-4)的混合液中，其中分離回收後的Fe3O4納米粒子和混合液的用量比為0.75:40 g/ml,30-70 °C下攪拌3-8 h，產物用磁鐵分離回收，用無水乙醇洗滌6次，40 °C下真空乾燥。
[0008](2)酵母菌的改性:
按每0.5-2.5 g酵母菌分散在30 ml體積比為1:(1-4)的水和無水乙醇混合溶液中，攪拌5-15 min，然後按每0.5-2.5 g酵母菌加入3-8 ml油酸，30-70 °C下攪拌10-20 h，40°C下真空乾燥，得改性酵母。
[0009](3)磁性分子印跡微球的製備
將模板分子LC、功能單體MAA、功能單體4-VP溶解在甲苯溶劑中，其中模板分子LC、功能單體MAA、功能單體4-VP與甲苯溶劑的比例為0.25:(0.5-1.25):(0.75-1.5):(0.2-0.6)mmol/mmol/mmol/ml ;放置於黑暗條件下靜置5_10 h,形成預組裝溶液；按每0.1-0.5 g步驟(2)所得改性酵母分散在5-20 ml去離子水中，攪拌5-20 min形成水相分散液；預組裝溶液中加入疏水Fe3O4,與交聯劑EGDMA、引發劑AIBME混合後超聲5_20 min,形成油相，預組裝溶液、疏水 Fe304、E⑶MA、AIBME 的用量比為(0.32-0.87): (0.01-0.05): (0.5-2):(0.05-0.2) ml/g/ml/ml ;油水兩相混合，體積比為(0.87-3.07): (5-20) ml/ml，然後劇烈震蕩5-15 min，形成穩定的Pickering乳液；容器密封后置於50-80 V水浴中聚合10-20h ;生成的酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑(麗IMs)用磁鐵收集，用無水乙醇洗滌3次，再用體積比為(75-95): (5-25)的甲醇/醋酸混合溶液為洗脫液進行洗脫，直到洗脫液中檢測不到模板分子，脫除模板分子LC後，自然風乾。
[0010]對應的非印跡聚合物(麗頂s)製備方法類似，但不加LC。
[0011](4)將所製得的吸附劑進行吸附性能分析測試。
[0012]上述技術方案中所述的FeCl3.6Η20,FeCl2.4Η20和NaOH，其特徵在於FeCl3.6Η20、FeCl2.4Η20和NaOH的作用為製備Fe3O4納米粒子。
[0013]上述技術方案中所述的油酸，其特徵在於油酸的作用為對Fe3O4和酵母菌進行疏水改性。
[0014]上述技術方案中所述的LC，其特徵在於LC的作用為模板分子。
[0015]上述技術方案中所述的MAA和4-VP，其特徵在於MAA和4-VP的作用為功能單體。
[0016]上述技術方案中所述的EGDMA，其特徵在於EGDMA的作用為交聯劑。
[0017]上述技術方案中所述的甲苯，其特徵在於甲苯的作用為溶劑。
[0018]上述技術方案中所述的ΑΙΒΜΕ，其特徵在於AIBME的作用為引發劑。
[0019]上述技術方案中所述的吸附性能分析測試方法具體為:
(I)靜態吸附試驗
將麗Ms和麗Ms吸附劑分別加入10 ml—定濃度的LC溶液中，25 V靜置一段時間，研究溶液初始濃度和吸附時間對吸附容量的影響，吸附完成後吸附劑用磁鐵收集，溶液中LC剩餘濃度用紫外光譜測量並計算出吸附容量(仏，ymol/g):
【權利要求】
1.一種酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑的製備方法，按照下述步驟進行: (1)Fe3O4納米粒子的製備及其疏水改性: 六水合三氯化鐵和四水合氯化亞鐵溶解在去離子水中，六水合三氯化鐵、四水合氯化亞鐵和去離子水的質量體積比為(1-3): (0.5-1.5): (50-100)g/g/ml, 20-50 °C攪拌10-20min，將氫氧化鈉溶液在氮氣氛中快速加入到上述溶液中，其中氫氧化鈉溶液與上述溶液的體積比為(30-60): (50-100) ml/ml,劇烈攪拌10-30 min,生成的Fe3O4納米粒子用磁鐵分離回收後，用無水乙醇洗滌3次，分散在的油酸和無水乙醇體積比為1: (1-4)的混合液中，其中分離回收後的Fe3O4納米粒子和混合液的用量比為0.75:40 g/ml, 30-70 °C下攪拌3_8h，產物用磁鐵分離回收，用無水乙醇洗滌6次，40 °C下真空乾燥； (2)酵母菌的改性: 按每0.5-2.5 g酵母菌分散在30 ml體積比為1:(1-4)的水和無水乙醇混合溶液中，攪拌5-15 min，然後按每0.5-2.5 g酵母菌加入3-8 ml油酸，30-70 °C下攪拌10-20 h，40°C下真空乾燥，得改性酵母； (3)磁性分子印跡微球的製備 將模板分子LC、功能單體MAA、功能單體4-VP溶解在甲苯溶劑中，其中模板分子LC、功能單體MAA、功能單體4-VP與甲苯溶劑的比例為0.25:(0.5-1.25):(0.75-1.5):(0.2-0.6)mmol/mmol/mmol/ml ;放置於黑暗條件下靜置5_10 h,形成預組裝溶液；按每0.1-0.5 g步驟(2)所得改性酵母分散在5-20 ml去離子水中，攪拌5-20 min形成水相分散液；預組裝溶液中加入疏水Fe3O4,與交聯劑EGDMA、引發劑AIBME混合後超聲5_20 min,形成油相，預組裝溶液、疏水 Fe304、E⑶MA、AIBME 的用量比為(0.32-0.87): (0.01-0.05): (0.5-2):(0.05-0.2) ml/g/ml/ml ;油水兩相混合，體積比為(0.87-3.07): (5-20) ml/ml，然後劇烈震蕩5-15 min，形成穩定的Pickering乳液；容器密封后置於50-80 V水浴中聚合10-20h ;生成的酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑用磁鐵收集，用無水乙醇洗滌3次，再用體積比為(75-95): (5-25)的甲醇/醋酸混合溶液為洗脫液進行洗脫，直到洗脫液中檢測不到模板分子，脫除模板分子LC後，自然風乾。
2.根據權利要求1所述的一種酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑的製備方法，其特徵在於:其中油酸的作用為對Fe3O4和酵母菌進行疏水改性；LC的作用為模板分子；MAA和4-VP的作用為功能單體；EGDMA的作用為交聯劑；甲苯的作用為溶劑；AIBME的作用為引發劑。
3.根據權利要求1所述的一種酵母菌磁性印跡複合微球吸附劑的製備方法，其特徵在於:其中步驟(I)中氫氧化鈉溶液的濃度為0.2-0.6 mol/Lo
【文檔編號】B01J20/26GK103920471SQ201410020856
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月17日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】李春香, 朱文靜, 潘建明, 瞿琴, 甘夢穎 申請人:江蘇大學