一種膠原/殼聚糖印跡材料的製備方法與流程
2023-05-20 12:52:07 1
本發明涉及一種Cu(Ⅱ)的印跡材料，尤其涉及一種膠原/殼聚糖印跡材料的製備方法。
背景技術：
殼聚糖是一種性能優良的天然高分子材料，因分子中有大量的羥基和氨基，對許多金屬離子具有良好的螯合作用，能有效地吸附或捕集水體中的金屬離子。但殼聚糖為弱鹼性高分子聚合物，在酸性條件下會軟化流失甚至溶解，不利於回收再利用，因而限制了其實際應用。交聯劑與殼聚糖作用可以改善其酸溶性，但由於交聯佔用了大量的羥基和氨基等活性基團，導致交聯後的殼聚糖吸附性能大大降低。
技術實現要素：
本發明針對上述現有技術中存在的問題，提供一種膠原/殼聚糖印跡材料的製備方法，為了克服殼聚糖作為功能單體易酸溶，強度低，對金屬離子的螯合能力有限的缺點，添加膠原與殼聚糖共同作為功能單體。為了克服過量交聯劑有可能引起的吸附容量降低的問題，改用EDTA這種金屬離子螯合劑作為主要的交聯劑，輔以少量戊二醛進行交聯。
該吸附劑製備方法包括如下步驟：
步驟1、將適量膠原和殼聚糖用醋酸溶液溶解攪拌一定時間；
步驟2、向膠原和殼聚糖的混合物中加入一定量的EDTA，室溫攪拌一定時間後加入適量戊二醛繼續攪拌一定時間；
步驟3、向上述混合物中加入一定濃度的硫酸銅溶液攪拌一段時間後，將得到的藍色凝膠於低溫下烘乾後用0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的氫氧化鈉溶液反覆洗滌至凝膠無色後蒸餾水洗滌，低溫烘乾便可得到膠原/殼聚糖印跡材料。
所述的步驟1中，膠原為商品膠原纖維。
所述的步驟1中，膠原和殼聚糖要完全溶解混合。
所述的步驟1中，膠原與殼聚糖的質量比例範圍為3：1—1：1。
所述的步驟1中，醋酸溶液質量濃度為2%-5%，攪拌時間2h。
所述的步驟2中，EDTA與殼聚糖的質量比例範圍為1：2—1：20，戊二醛的添加量為1：15—1：30(V/V)。
所述的步驟2中，攪拌時間為1-2h。
所述的步驟3中，硫酸銅溶液的濃度為0.8g/L-1g/L，攪拌時間為1-4h，硫酸銅溶液與混合物溶液的體積比為2：1-3：1。
本發明的優點和特點：
膠原纖維是一種外觀白色、透明的天然纖維，是直鏈結構性蛋白，在膠原纖維分子中含有大量羧基、氨基、羥基等活性基團，具有很高的化學活性，能和水分子以氫鍵結合，親水能力強。殼聚糖與膠原纖維共混可以改善殼聚糖的機械強度和在酸性介質中的穩定性，並且膠原纖維屬於天然高分子產物，易與殼聚糖混合。EDTA是一種含有羧基和氨基的螯合劑, 具有廣泛的配位能力，可以有效提高殼聚糖對金屬離子的吸附能力。金屬離子印跡技術是以金屬離子為模板分子印跡技術原理製備對模板金屬離子有選擇吸附性能的高分子功能材料的一種方法。金屬離子為模板製備的殼聚糖樹脂對多元金屬離子溶液的吸附,與未印跡的殼聚糖相比,其對目標離子的選擇吸附性會大大提高。利用EDTA作為交聯劑，不僅可以增強殼聚糖的物理強度，而且可以增強殼聚糖對金屬離子的絡合能力。本發明以殼聚糖和膠原的共混物作為功能單體，EDTA作為交聯劑，採用離子印跡的方法合成對Cu2+具有良好吸附性能的材料。
附圖說明
圖1為膠原/殼聚糖印跡材料的電鏡掃描圖片。
圖2為實施例1中的膠原/殼聚糖印跡材料不同的接觸時間條件下對50ml初始濃度100mg/L的Cu(Ⅱ)的吸附效果圖。
具體實施方式
實施例1
0.5g殼聚糖，0.5g膠原纖維溶解於20ml醋酸溶液中攪拌2h 至溶液透明，向溶液中緩慢加入0.05g EDTA，tiji室溫下攪拌2小時，逐滴加入2ml戊二醛/甲醛溶液攪拌1h，加入0.8g/L的硫酸銅溶液12.5ml攪拌1h後形成藍色凝膠，50℃低溫烘乾後，用0.1mol/L鹽酸溶液和0.1mol/L氫氧化鈉溶液分別浸泡洗去藍色後，50℃低溫烘乾則得到膠原/殼聚糖印跡材料。
取0.01g膠原/殼聚糖印跡材料加入到50ml初始濃度為100mg/L的Cu(Ⅱ)溶液中震蕩24小時後過濾分離，取上清液採用銅離子電極法測定溶液殘餘Cu(Ⅱ)濃度，計算去除率為99%。
實施例2
0.5g殼聚糖，0.8g膠原纖維溶解於20ml醋酸溶液中攪拌2h 至溶液透明，向溶液中緩慢加入0.1g EDTA，，室溫下攪拌2小時，逐滴加入2ml戊二醛/甲醛溶液攪拌2h，加入0.8g/L的硫酸銅溶液12.5ml攪拌2h後形成藍色凝膠，50℃低溫烘乾後，用0.1mol/L鹽酸溶液和0.1mol/L氫氧化鈉溶液分別浸泡洗去藍色後，50℃低溫烘乾則得到膠原/殼聚糖印跡材料
取0.01g膠原/殼聚糖印跡材料加入到50ml初始濃度為100mg/L的Cu(Ⅱ)溶液中震蕩24小時後過濾分離，取上清液採用銅離子電極法測定溶液殘餘Cu(Ⅱ)濃度，計算去除率為99%。
實施例3
0.5g殼聚糖，1.0g膠原纖維溶解於20ml醋酸溶液中攪拌2h 至溶液透明，向溶液中緩慢加入0.2g EDTA，，室溫下攪拌2小時，逐滴加入2ml戊二醛/甲醛溶液攪拌2h，加入1g/L的硫酸銅溶液10ml攪拌2h後形成藍色凝膠，50℃低溫烘乾後，用0.1mol/L鹽酸溶液和0.1mol/L氫氧化鈉溶液分別浸泡洗去藍色後，50℃低溫烘乾則得到膠原/殼聚糖印跡材料
取0.01g膠原/殼聚糖印跡材料加入到50ml初始濃度為200mg/L的Cu(Ⅱ)溶液中震蕩24小時後過濾分離，取上清液採用銅離子電極法測定溶液殘餘Cu(Ⅱ)濃度，計算去除率為99%。
實施例4
0.5g殼聚糖，1.0g膠原纖維溶解於20ml醋酸溶液中攪拌2h 至溶液透明，向溶液中緩慢加入0.5g EDTA，，室溫下攪拌2小時，逐滴加入2ml戊二醛/甲醛溶液攪拌2h，加入1g/L的硫酸銅溶液10ml攪拌2h後形成藍色凝膠，50℃低溫烘乾後，用0.1mol/L鹽酸溶液和0.1mol/L氫氧化鈉溶液分別浸泡洗去藍色後，50℃低溫烘乾則得到膠原/殼聚糖印跡材料
取0.01g膠原/殼聚糖印跡材料加入到50ml初始濃度為400mg/L的Cu(Ⅱ)溶液中震蕩24小時後過濾分離，取上清液採用銅離子電極法測定溶液殘餘Cu(Ⅱ)濃度，計算去除率為99%。
實施例5
取一系列0.01g實施例1中的膠原/殼聚糖印跡材料加入到50ml初始濃度為100mg/L的Cu(Ⅱ)溶液中，震蕩不同時間後離心過濾取上清液採用銅離子電極法測定溶液殘餘的染料濃度，計算其去除率，如圖2所示。