一種雙凝膠吸附劑及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附劑的配方及其制作方法，具體涉及一種雙凝膠吸附劑及其制作方法。
技術(shù)背景
[0002]明膠是膠原蛋白部分水解而得到的蛋白質(zhì)，易凝膠化，具有較好的生物相容性和生物可降解性，由于來源廣泛，成本低廉，在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。明膠是一種典型的熱可逆水凝膠-在65°C -70°C熱水中溶解，當(dāng)溶液溫度低于35°C時凝固成膠，其溶膠-凝膠化過程可逆。明膠分子結(jié)構(gòu)上含有大量的羥基、羧基和氨基，因此既具有酸性基團(tuán)，又具有堿性基團(tuán)。明膠基制備的水凝膠可以吸附廢水中的金屬離子和活性染料，但明膠具有極強(qiáng)的親水性，快速的水溶性，形成的水凝膠太軟，在用于廢水處理時無法承受外界作用力，是其應(yīng)用受限的主要原因。為進(jìn)一步提高明膠基質(zhì)的性能，可利用甲醛、戊二醛等交聯(lián)劑與明膠進(jìn)行交聯(lián)增強(qiáng)其硬度再與羥基磷灰石共混，并通過對交聯(lián)度的控制來控制明膠水凝膠的溶脹度。而甲醛、戊二醛的生物毒性限制其作為交聯(lián)劑的應(yīng)用。研宄者們將交聯(lián)劑轉(zhuǎn)向天然有機(jī)交聯(lián)劑-玉米淀粉，但玉米淀粉因?yàn)楹械聂驶坑邢?，與明膠形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。課題組將玉米淀改性為同時含有羧基和醛基的雙氧化淀粉，含有的醛基可以與明膠的氨基反應(yīng)形成穩(wěn)定的希夫堿(Schiffs base)，同時與具有多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石自組裝形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的生物雜化干凝膠束，可以吸附金屬離子，同時可以吸附染料離子。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)明膠與氧化淀粉形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，無機(jī)羥基磷灰石材料以自組裝方式嵌入交聯(lián)結(jié)構(gòu)，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定吸附性能優(yōu)良生物雜化水凝膠，微波真空干燥法構(gòu)建羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠生物雜化干凝膠束，利用X射線衍射儀，掃描電子顯微鏡，全自動快速比表面積及中孔/微孔分析儀，透射電鏡，傅立葉紅外光譜儀等對羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠干凝膠束進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征與分析，由此判斷該雜化干凝膠束的吸附特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，提出了一種雙凝膠吸附劑及其制作方法。
[0005]技術(shù)方案:
[0006]一種雙凝膠吸附劑及其制作方法，其所需要的材料有:明膠(分析純)、雙氧水(分析純)、鹽酸(分析純)、氫氧化鈉(分析純)、氫氧化鈣(分析純)、磷酸(分析純)、玉米淀粉(分析純)；其所需要的儀器有:98HW-1型恒溫?cái)嚢杵?、JSM26460掃描電子顯微鏡、JM-1200GX型透射電鏡、X/max2000PC型X射線衍射儀、ASAP2020系列全自動快速比表面積及中孔/微孔分析儀；其制作步驟:(I)制備氧化淀粉、⑵制備氧化淀粉/明膠、⑶制備羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠、(4)分析羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠結(jié)構(gòu)。
[0007]進(jìn)一步，其制備氧化淀粉方法為:于三頸瓶中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的玉米淀粉乳，用I %氫氧化鈉和鹽酸將其PH值調(diào)整到4.0 ;然后邊攪拌邊升溫到80°C并保溫lh，反應(yīng)液的溫度保持在50°C繼續(xù)攪拌緩慢滴加玉米淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的雙氧水，滴加完畢后反應(yīng)6h，將混合液立即高速離心分離；獲得的氧化玉米淀粉在真空干燥箱，干燥箱溫度為45°C，干燥24h ;用電導(dǎo)滴定法測最終氧化淀粉含羧基量，鹽酸羥胺電位滴定法測得醛基量。
[0008]進(jìn)一步，其制備氧化淀粉/明膠方法為:在50°C下配制濃度為3%的明膠溶液，加入適量氧化玉米淀粉，明膠和氧化玉米淀粉質(zhì)量比為6: 4，調(diào)節(jié)pH為5.5 ;將反應(yīng)液升溫至80°C，前30min轉(zhuǎn)速為lOOrpm，后30min轉(zhuǎn)速為500rpm，制得氧化淀粉/明膠溶液。
[0009]進(jìn)一步，其制備羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠方法為:采用溶膠-凝膠法制備出含有Na2+離子羥基磷灰石配置成溶液，加入到氧化淀粉/明膠體系的溶液中，保溫60°C攪拌均勻，最終調(diào)節(jié)PH到9.2左右，冷凍干燥48h，獲得乳白色膠狀自組裝羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠凝膠束，用于物理化學(xué)性能表征。
[0010]進(jìn)一步，其分析羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠結(jié)構(gòu)方法為:
[0011]a)、紅外光譜(FT-1R)分析:將制得的羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠雜化干凝膠冷凍干燥、研磨成粉，取適量樣品和一定量的KBr研成鹽片，于100°C下干燥4h，然后進(jìn)行測試；
[0012]b)、X射線衍射光譜測定:取適量的羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠雜化干凝膠束的粉末于XRD-2000PS型X衍射儀上進(jìn)行測試該雜化干凝膠束的物相及結(jié)晶度；
[0013]c)、掃描電鏡分析羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠雜化干凝膠的微觀結(jié)構(gòu)及晶粒尺寸；
[0014]d)、全自動快速比表面積及中孔/微孔分析儀分析羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠雜化干凝膠的比表面以及孔徑。
[0015]有益效果
[0016]本發(fā)明將玉米淀粉氧化后與明膠交聯(lián)，再與凝膠-溶膠法制備的羥基磷灰石自組裝制備羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠雜化干凝膠束。用FT-1R、XRD、BET和SEM對該雜化干凝膠束的晶型結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、微觀形貌、孔徑尺寸等進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠雜化干凝膠束有結(jié)構(gòu)均勻非晶性結(jié)構(gòu)，疏松多孔，有一定的比表面積和孔徑，可以吸附廢水中的金屬離子和活性染料，是一種多功能雜化吸附材料。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的制作流程示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明樣品的FTIR圖譜分析圖。
[0019]圖3是本發(fā)明樣品的XRD分析曲線示意圖。
[0020]圖4_(a)是本發(fā)明樣品的氧化玉米淀粉/明膠SEM示意圖。
[0021]圖4_(b)是本發(fā)明樣品的羥基磷灰石/氧化玉米淀粉/明膠SEM示意圖。
[0022]圖5a是本發(fā)明樣品的隊(duì)吸脫附等溫線示意圖。
[0023]圖5b是本發(fā)明樣品的樣品BET方程圖解。
[0024]圖5c是本發(fā)明樣品的孔徑微分分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]一種雙凝膠吸附劑及其制作方法，其所需要的材料有:明膠(分析純)、雙氧水(分析純)、鹽酸(分析純)、氫氧化鈉(分析純)、氫氧化鈣(分析純)、磷酸(分析純)、玉米淀粉(分析純)；其所需要的儀器有:98HW-1型恒溫?cái)嚢杵?、JSM26460掃描電子顯微鏡、JM-1200GX型透射電鏡、X/max2000PC型X射線衍射儀、ASAP2020系列全自動快速比表面積及中孔/微孔分析儀；其制作步驟:(I)制備氧化淀粉、⑵制備氧化淀粉/明膠⑶制備羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠、(4)分析羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠結(jié)構(gòu)。
[0026]其中，其制備氧化淀粉方法為:于三頸瓶中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的玉米淀粉乳，用I %氫氧化鈉和鹽酸將其PH值調(diào)整到4.0 ;然后邊攪拌邊升溫到80°C并保溫lh，反應(yīng)液的溫度保持在50°C繼續(xù)攪拌緩慢滴加玉米淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的雙氧水，滴加完畢后反應(yīng)6h，將混合液立即高速離心分離；獲得的氧化玉米淀粉在真空干燥箱，干燥箱溫度為45°C，干燥24h ;用電導(dǎo)滴定法測最終氧化淀粉含羧基量，鹽酸羥胺電位滴定法測得醛基量。
[0027]其中，其制備氧化淀粉/明膠方法為:在50°C下配制濃度為3%的明膠溶液，加入適量氧化玉米淀粉，明膠和氧化玉米淀粉質(zhì)量比為6: 4，調(diào)節(jié)pH為5.5;將反應(yīng)液升溫至80°C，前30min轉(zhuǎn)速為lOOrpm，后30min轉(zhuǎn)速為500rpm，制得氧化淀粉/明膠溶液。
[0028]其中，其制備羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠方法為:采用溶膠-凝膠法制備出含有Na2+離子羥基磷灰石配置成溶液，加入到氧化淀粉/明膠體系的溶液中，保溫60°C攪拌均勻，最終調(diào)節(jié)PH到9.2左右，冷凍干燥48h，獲得乳白色膠狀自組裝羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠凝膠束，用于物理化學(xué)性能表征。
[0029]其中，其分析羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠結(jié)構(gòu)方法為:
[0030]a)、紅外光譜(FT-1R)分析:將制得的羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠雜化干凝膠冷凍干燥、研磨成粉，取適量樣品和一定量的KBr研成鹽片，于100°C下干燥4h，然后進(jìn)行測試；
[0031]圖2闡釋了羥基磷灰石/氧化淀粉/明膠制備前后的FTIR圖譜變化。曲線b (明膠)紅外顯示在1625和1540CHT1出現(xiàn)了典型的氨基I帶和氨基II帶。在2625和2250cm歸屬于C-H的伸縮振動。在3400-3100，3000-27000^1是醇羥基的O-H和C-H伸縮振動。曲線c(氧化玉米淀粉)和曲線a(玉米淀粉)相比，在1750CHT1出現(xiàn)了新的峰，這是因?yàn)檠趸螽a(chǎn)生了 C = O鍵的振動，證明了氧化后醛基的存在。在曲線d(氧化玉米淀粉/明膠)和e