本发明专利技术公开了一种电喷法制备多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂的方法，其步骤包括：配制海藻酸钠水溶液，然后加入致孔剂，搅拌均匀，得到共混溶胶；将共混溶胶置入到静电纺装置中，设置静电纺工艺参数，电喷共混溶胶到含有酸的氯化钙溶液中，搅拌，过滤，得到多孔海藻酸钙微球；将多孔海藻酸钙微球浸泡在金属盐溶液中，在室温下，搅拌反应，然后过滤，干燥，得到多孔海藻酸盐微球吸附剂。本发明专利技术采用简单而又高效率的电喷技术制备了多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂，该吸附剂对部分阴离子，特别是氟离子具有良好的吸附性能，可广泛用于阴离子分离和废水处理。该吸附剂使用后可以降解，不会出现二次污染，对于环境保护具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于生物质资源利用、吸附剂制备及应用领域。
技术介绍
氟广泛分布在自然环境中，是我们人体健康密切相关的微量元素之一，主要是以氟离子的形式存在。人体的各组织都含有不同含量的氟，牙齿和骨骼的含氟量占人体的80%以上，是牙齿、骨骼组成的重要因素，正常人体内含氟量大约在2?3g左右。人体中少量的氟的存在可以防止龋齿，抑制细菌对牙齿的腐蚀，饮用水中含氟量达到0.5?1.0mg/L之间时，对人体健康有益，既不会发生龋齿和氟斑牙，也不会有氟骨病发生。但饮用水中氟离子的浓度超过一定的范围时，长期饮用以后会导致龋齿，氟骨症和神经损伤等疾病，根据卫生部调查，全国约有7700多万人饮用含氟量已经超过5.0mg/L,因此，严格控制氟的摄入量对人体健康具有重要意义。 目前，已有许多方法用于去除水中的氟离子，主要有电渗析法，离子交换法，化学沉淀法，吸附法，反渗透法，唐南透析法，混凝沉降法等。在上述方法中，反渗透法和渗析法都需要使用处理膜，投资大，运行费用高。混凝法最大的不足就是除去氟离子时存在着电极钝化的现象，导致除氟的效果不太好，使用后的极板结垢严重，垢污的清除十分困难。饮用水中常含有so42-、no3-等阴离子，竞争吸附的结果使得阴离子交换树脂的效果较差。与其它几种方法相比，吸附法是一种比较经济和效率高的除氟方法，能够有效的处理重金属、非金属离子以及有机物污染，但大多数吸附剂存在着吸附容量低、成本高、效率低、二次污染等问题，影响实际应用。 海藻酸钠又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐，是由海带中提取的天然多糖碳水化合物。被广泛应用于食品、医药、纺织、日用化工等领域。海藻酸是由古洛糖醛酸(记为G段)与其立体异构体甘露糖醛酸(记为M段)两种结构单元构成的，这两种结构单元以三种方式(MM段、GG段和MG段)通过α -1, 4糖苷键链接，从而形成一种无支链的线性嵌段共聚物。海藻酸钠与高价的金属离子容易发生离子交换反应，形成凝胶。 电喷技术是指导电液滴在高压电场的作用下能够发生高速喷射的现象。在聚合物溶液或溶胶中加入致孔剂，微球形成后，除去致孔剂，可制备具有较大比表面积的聚合物多孔微球。相对于传统的乳液方法制备微球，电喷技术具有其独特的优点:首先，电喷技术简单、高效率、不使用有机溶剂，制备过程环境友好；其次，将致孔技术与电喷技术结合，利用电喷技术可以制备聚合物微球的尺寸可控的多孔吸附剂；再次，利用电喷技术可以实现聚合物多孔微球的大规模的制备，为工业生产提供一个很好的平台。 软硬酸碱理论的主要内容是指，软酸优先和软碱生成稳定的化合物，硬酸优先和硬碱生成稳定的化合物。F_、0H_、CH3COO' PO43' SO42' CO广、C104_、N03_等离子作为一种硬碱离子，会和硬酸性的离子(Fe3+、La3+、Al3+、Zr4+)等金属离子形成稳定的化合物。因此，通过制备含有Fe3+、La3+、Al3+、Zr4+等金属离子的海藻酸盐微球，可以提高微球对硬碱离子的选择性吸附能力。 因此，利用电喷技术和软硬酸碱理论，有望制备一种多孔海藻酸盐凝胶微球新型吸附材料，开发这类新型去除阴离子，尤其是去除氟离子的吸附材料具有较大实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种利用电喷技术和软硬酸碱理论制备多孔海藻酸盐凝胶微球阴离子吸附剂的方法。 本专利技术的技术方案为: ，包括以下步骤: 步骤一、将0.5?3重量份海藻酸钠加入92?99重量份蒸馏水中，配制成海藻酸钠水溶液，然后加入0.5?5重量份致孔剂，搅拌均匀，得到共混溶胶； 步骤二、将共混溶胶置入到静电纺装置中，在电喷环境温度为O?50°C、高压电源的输出电压为10?15kv、接收装置与喷丝口之间距离为10?15cm、流速为0.5?2.0mL/h下，电喷共混溶胶到接收装置中，搅拌，过滤，得到多孔海藻酸钙微球，所述接收装置中盛有浓度为Iwt %?5wt%的氯化I丐溶液,所述氯化I丐溶液中含有酸,酸的体积分数占6?10%; 步骤三、将多孔海藻酸钙微球浸泡在I?5wt%的金属盐溶液中，在室温下，搅拌反应3?5h，过滤，将得到的固体干燥，得到多孔微球吸附剂。 优选的是，所述步骤一中致孔剂为十二烷基苯磺酸钠、纳米碳酸钙、碳酸氢钠中的一种或几种的混合。 优选的是，所述致孔剂由十二烷基苯磺酸钠、纳米碳酸钙、碳酸氢钠混合时，其用量为十二烧基苯磺酸钠0.1?I重量份、纳米碳酸韩0.5?2.5重量份、碳酸氢钠0.1?I 重量份。 优选的是，所述碳酸氢钠可由碳酸氢铵、碳酸氢钙、碳酸氢钾中的一种代替。 优选的是，所述步骤二中酸的浓度为0.1?lmol/L。 优选的是，所述步骤二中酸为醋酸、盐酸、硫酸、硝酸中的一种。 优选的是，所述步骤二中喷丝口的内径为0.5?1.2mm。 优选的是，所述步骤三中金属盐溶液为是氯化镧、硫酸铁、氯化铝和硝酸锆溶液中的一种。 优选的是，所述步骤三中多孔微球的平均直径是200?lOOOum，平均孔径是10?10um0 优选的是，所述的多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂可用于吸附分离F_、SO42-, PO43-, hco3_。 本专利技术具有下列特点和有益效果: (I)通过电喷技术及致孔技术结合高效制备出固化了金属离子的多孔微球，多孔海藻酸盐凝胶微球具有大的比表面积、高的孔隙率和选择性吸附性能，从而获得良好的吸附分离效果。碳酸盐类或者碳酸氢盐致孔剂的加入，不仅可以提供交联剂的作用，还可以提高微球的力学强度。硬酸性的金属离子固化于凝胶微球中，提高了微球对F_、SO42-, PO43-, HCO3-等阴离子，尤其是是氟离子的选择性吸附分离性能。多孔微球作为吸附材料或分离富集材料，可广泛应用于化工和环保等领域F_、SO42-, PO43-, HCO3-等阴离子的吸附分离和废水处理。 (2)本专利技术的多孔海藻酸盐凝胶微球的直径和孔洞的尺寸具有可控性，可以通过控制混合溶胶浓度、喷丝口内径和电喷工艺进行控制。 (3)本专利技术制备方法操作简单，效率高，制备过程环境友好，实用性强，吸附剂的原料来源丰富，成本低，所制的吸附剂是一种环境友好材料。因此，具有良好的经济效益和推广应用前景。 (4)本专利技术以海藻酸钠为主要原料，具有生物可降解性的特点，多孔海藻酸盐凝胶微球吸附阴离子后，可以通过再生处理、多次使用，使用废弃后，可以降解、易处置，不会对环境造成二次污染。 【附图说明】 : 图1为本专利技术所述电喷实验简易装置图； 其中，1、高压电源，2、注射器喷丝口，3、注射器，4、接收装置，5、磁力搅拌器； 图2为本专利技术制备的多孔海藻酸锆凝胶微球的扫描电镜图； 图3为本专利技术实施例2所制备的多孔海藻酸锆凝胶微球用于氟离子吸附的吸附效果图。 【具体实施方式】 : 下面结合实施例及附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。 ，包括以下步骤: 步骤一、将0.5?3重量份海藻酸钠加入92?99重量份蒸馏水中，配制成海藻酸钠水溶液，然后加入0.5?5重量份致孔剂，搅拌均匀，得到共混溶胶； 步骤二、将共混溶胶置入到静电纺装置中，在电喷环境温度为O?50°C、高压电源的输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电喷法制备多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将0.5～3重量份海藻酸钠加入92～99重量份蒸馏水中，配制成海藻酸钠水溶液，然后加入0.5～5重量份致孔剂，搅拌均匀，得到共混溶胶；步骤二、将共混溶胶置入到静电纺装置中，在电喷环境温度为0～50℃、高压电源的输出电压为10～15kv、接收装置与喷丝口之间距离为10～15cm、流速为0.5～2.0mL/h下，电喷共混溶胶到接收装置中，搅拌，过滤，得到多孔海藻酸钙微球，所述接收装置中盛有浓度为1wt％～5wt％的氯化钙溶液，所述氯化钙溶液中含有酸，酸的体积分数占6～10％；步骤三、将多孔海藻酸钙微球浸泡在1～5wt％的金属盐溶液中，在室温下，搅拌反应3～5h，过滤，将得到的固体干燥，得到多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂。
【技术特征摘要】
1.一种电喷法制备多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、将0.5?3重量份海藻酸钠加入92?99重量份蒸馏水中，配制成海藻酸钠水溶液，然后加入0.5?5重量份致孔剂，搅拌均匀，得到共混溶胶； 步骤二、将共混溶胶置入到静电纺装置中，在电喷环境温度为O?50°C、高压电源的输出电压为10?15kv、接收装置与喷丝口之间距离为10?15cm、流速为0.5?2.0mL/h下，电喷共混溶胶到接收装置中，搅拌，过滤，得到多孔海藻酸钙微球，所述接收装置中盛有浓度为Iwt%?5wt%的氯化I丐溶液,所述氯化I丐溶液中含有酸,酸的体积分数占6?10% ；步骤三、将多孔海藻酸钙微球浸泡在I?5wt%的金属盐溶液中，在室温下，搅拌反应3?5h，过滤，将得到的固体干燥，得到多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂。2.根据权利要求1所述的电喷多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中致孔剂为十二烷基苯磺酸钠、纳米碳酸钙、碳酸氢钠中的一种或几种的混口 ο3.根据权利要求2所述的电喷法制备多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂的方法，其特征在于，所述致孔剂由十二烷基苯磺酸钠、纳米碳酸钙、碳酸氢钠混合时，其用量为十二烷基苯磺酸钠0.1?I重量份、纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：林晓艳，周秋生，陈彦，王京，罗学刚，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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