一种阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备方法。属于整体柱材料的设计合成与制备领域。首先通过溶剂热法制备出油酸修饰的亲油性四氧化三铁磁流体。随后采用磁诱导共聚法，将上步所得磁流体与聚苯乙烯单体在外加磁场中进行磁诱导聚合，得到阵列型聚苯乙烯骨架。最后，分别采用乙酰基磺酸和壳聚糖对阵列型聚苯乙烯骨架进行化学修饰，得阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱。该种整体柱材料具有阵列的骨架结构和相互连通的大孔结构，能够有效地提升整体柱材料的渗透性；并且材料表面含有丰富的磺酸基团和氨基基团，能对Cr

【技术实现步骤摘要】
一种阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备方法
本专利技术涉及一种整体柱材料的制备方法，特别涉及一种阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备方法。
技术介绍
聚苯乙烯及其复合材料是一种常见的分离材料，广泛应用于色谱柱和半制备柱等领域。由于聚苯乙烯基材料的主体为饱和碳链骨架，因此其具有良好的耐酸碱性和抗压性，并且，传统聚苯乙烯可以通过共聚或者化学接枝的方式对其进行化学修饰，接枝上羧基、硝基以及磺酸基团等官能团，可以进一步改善其表面的电负性和材料的亲水性，有利于扩展材料的应用范围。但是，传统的聚苯乙烯基材料通常采用化学聚合的方式制备而成，因此其整体柱结构散乱，孔道分布不规则，所以传统聚苯乙烯基整体柱材料分离过程柱背压高，渗透性差，一定程度上限制了其应用范围。磁流体是一种新型磁性功能材料，常温下，它既具有液体的流动性又具有超顺磁性，能够在外加磁场条件下定向阵列，因此，磁流体近年来引起了人们的关注，广泛应用于轴密封技术、加速传感器、矿物赛选药物定点传递与释放等领域。磁流体主要有三部分组成：磁核、表面活性剂和基液。通常磁流体的磁核为Fe3O4纳米颗粒，尺寸一般不超过10nm，通过表面亲水性(如羟基化或羧基化)或亲油性改性(如油酸包裹)处理过的Fe3O4纳米颗粒可以均匀的分散到乙醇或煤油基液中形成磁流体。并且，在未加外加磁场条件下磁流体不具有磁性，可以均匀分散于基液中，当适当施加一定强度外加磁场，相邻磁流体颗粒之间就会产生磁耦极作用，从而进行有序阵列。因此，可以充分利用磁流体的超顺磁性，将亲油性磁流体与聚苯乙烯复合，在外加磁场条件下制备出阵列型各向异性结构的各向异性材料。铬(Cr)是一种常见的自然元素，主要以Cr3+和Cr6+的形式存在于土壤、大气、水及生物体内。Cr是人体的一种必需微量元素，人体主要通过食物摄入Cr元素，其主要作用是增强人体内的胆固醇分解代谢，同时也能够辅助胰岛素分解葡萄糖。成人和儿童每天Cr的推荐剂量分别为0.05mg和0.01mg，最大安全剂量分别为0.5mg和0.2mg，如果Cr摄入量不足，就会出现缺铬症，影响人体内脂质和糖类物质的代谢。人体内Cr元素主要以Cr3+和Cr6+的形式存在，而多糖类物质如壳聚糖，由于其含有丰富的氨基官能团，氨基上的N原子p轨道具有孤对电子能与Cr3+形成配位键，从而对Cr3+离子进行吸附分离。通过将有机聚合物材料进行化学修饰，共价接枝的多糖类等天然高分子材料，既可以提高整体柱材料的耐酸碱性、抗压性，又可以提高材料的生物相容性。因此，多糖修饰的有机复合材料具有一定的应用价值，广泛应用于蛋白质分离、生物医学检验、重金属废水处理、染料吸附分离等各个领域。常用于化学接枝的多糖类物质如琼脂糖、壳聚糖、交联葡聚糖、交联纤维素等都能通过酰胺化接枝或静电包裹等形式与传统有机聚合材料进行复合，制备出亲水性好，生物相容性高的有机多糖复合材料，能有效地对抗生素、蛋白质、重金属离子进行吸附分离。而阵列型有机整体柱由于其独特的阵列骨架结构和孔道分布，有着极大的应用价值。由于其具有相互连通的顺序孔道结构，因此其具有良好的渗透性，在进行柱分离时能有效减少水利阻力，提高分离过程效率。
技术实现思路
针对
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提供了一种既适用于工业应用又适宜于实验室，且同时具有高吸附量的阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备方法，其具体方案如下：阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备方法，其特征在于：（1）四氧化三铁磁流体的制备：称取2.71gFeCl3·6H2O，0.68g柠檬酸钠，0.12g聚乙烯吡咯烷酮，0.10g油酸和80mL乙二醇于烧杯中，采用350r/min机械搅拌3.5h使固体完全溶解，再通入氮气排空20min，将溶液转移至100mL带聚四氟乙烯内衬的高压釜内，密闭，转移至马弗炉，升温至200℃反应10h，冷却至室温后磁过滤，滤饼先用100mL乙醇淋洗三次，再用10mL乙醚淋洗一次，最后再将滤饼超声分散于10mL乙醚溶液中。（2）阵列型聚苯乙烯骨架的制备：称取8.33g苯乙烯，0.42g二乙烯基苯，0.5g偶氮二异丁腈，2mL正十六烷和10mL磁流体于50mL烧杯中，超声分散10min，再取4.15mL超声分散液转移至色谱柱中(Φ/4.6×250mm)，密闭色谱柱，再将色谱柱水平放置于加热套中，采用2块铷磁铁分别置于加热套两端，通过移动铷磁铁距离控制色谱柱磁场强度为25mT，加热温度至75℃，加热时间为4h，反应完后，用200mL乙醇对色谱柱冲洗三次。（3）阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备：称取1.6g乙酸酐滴加至20mL二氯乙烷中，冰水浴冷却至5~10℃，再滴加1.9g浓硫酸，制备得乙酰基磺酸试剂，然后将乙酰基磺酸试剂升温至65℃，采用回流泵以4mL/min的流速注入色谱柱内，回流时间为1.5h，最后用80%乙醇/水溶液淋洗三次，得到阵列型磺化聚苯乙烯整体柱；称取10mL去离子水，0.42g冰乙酸，18mLH2O2和100mg壳聚糖于50mL烧杯中，超声分散30min，再将壳聚糖溶液升温至60℃，采用回流泵将壳聚糖溶液注入阵列型磺化聚苯乙烯整体柱，回流速率为4mL/min，回流时间为4h，最后分别用100mL去离子水和100mL乙醇洗涤三次后，冷冻干燥12h，得到阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱。作为优选项：（1）所引述的制备四氧化三铁磁流体的过程中，采用油酸对四氧化三铁表面进行修饰，油酸同四氧化三铁用量比例优化为1:10~1:12之间。（2）所引述的制备四氧化三铁磁流体的过程中，反应温度为200℃。（3）所引述的制备阵列型聚苯乙烯骨架的过程中，所调节的磁场强度为25mT。（4）所引述的阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备过程中，乙酰基磺酸试剂配制过程中，乙酸酐与浓硫酸的物质的量比为1：1.2。（5）所引述的阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备过程中，所配制回流的壳聚糖溶液浓度为3.57mg/mL。将制备的阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱用于水体中Cr3+的去除，步骤如下：分别取50ml浓度为0~350mg/L的Cr3+溶液于离心管中，加入50mg的阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱，室温下震荡0~3h，取上清液测定金属离子浓度，最终计算金属离子的吸附量。本专利技术的有益效果体现：（1）本专利技术以磁流体为载体，采用与苯乙烯单体磁诱导共聚和壳聚糖包裹的方式，提出一种阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的设计合成思路。（2）本专利技术制备出的阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱，具有阵列的骨架结构和相互连通的大孔结构；应用上，该种整体柱在分离领域具有水利阻力小、渗透性好、柱背压低、生物相容性好的特点，能有效减少分离过程的阻力损失，从而提高分离效率。（3）本专利技术制备的阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱工艺简单，易于推广。附图说明图1：本专利技术方法制备阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的示意图；图2：实施案例1制备的阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的扫描电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备方法，其特征在于包括如下步骤：/n四氧化三铁磁流体的制备：称取2.71 g FeCl

【技术特征摘要】
1.一种阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
四氧化三铁磁流体的制备：称取2.71gFeCl3·6H2O，0.68g柠檬酸钠，0.12g聚乙烯吡咯烷酮，0.10g油酸和80mL乙二醇于烧杯中，采用350r/min机械搅拌3.5h使固体完全溶解，再通入氮气排空20min，将溶液转移至100mL带聚四氟乙烯内衬的高压釜内，密闭，转移至马弗炉，升温至200℃反应10h，冷却至室温后磁过滤，滤饼先用100mL乙醇淋洗三次，再用10mL乙醚淋洗一次，最后再将滤饼超声分散于10mL乙醚溶液中。


2.阵列型聚苯乙烯骨架的制备：称取8.33g苯乙烯，0.42g二乙烯基苯，0.5g偶氮二异丁腈，2mL正十六烷和10mL磁流体于50mL烧杯中，超声分散10min，再取4.15mL超声分散液转移至色谱柱中(Φ/4.6×250mm)，密闭色谱柱，再将色谱柱水平放置于加热套中，采用2块铷磁铁分别置于加热套两端，通过移动铷磁铁距离控制色谱柱磁场强度为25mT，加热温度至75℃，加热时间为4h，反应完后，用200mL乙醇对色谱柱冲洗三次。


3.阵列型磺化聚苯乙烯/壳聚糖整体柱的制备：称取1.6g乙酸酐滴加至20mL二氯乙烷中，冰水浴冷却至5~10℃，再滴加1.9g浓硫酸，制备得乙酰基磺酸试剂，然后将乙酰基磺酸试剂升温至65℃，采用回流泵以4mL/min的流速注入色谱柱内，回流时间为1.5h，最后用80%乙醇/水溶液淋洗三次，得到阵列型磺化聚苯乙烯整体柱；称取10mL去离子水，0.42...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜开峰，艾浩，李雅玲，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51