一种多糖复合水凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种多糖复合水凝胶及其制备方法与应用，所述多糖复合水凝胶的制备方法包括以下步骤：S1，将柚子皮烘干并粉碎至预设粒径，得到柚子皮粉末；S2，将柚子皮粉末经水解、醇萃取反应，得到高酯果胶和果胶提取物残渣；S3，将果胶提取物残渣在300℃～600℃无氧条件下热解1

【技术实现步骤摘要】
一种多糖复合水凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及环保工程
，尤其涉及一种多糖复合水凝胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]水体重金属污染一直是当前亟待解决的主要水环境问题之一，大量的铅、汞、镉、铬、砷等重金属离子通过外源方式进入周边水体，进而可能诱发一系列水环境污染、水安全隐患等问题。现有的吸附法是常见的水体重金属污染的处理技术，其效果的好坏主要取决于吸附剂，而目前所使用的吸附剂通常对水环境中的重金属离子去除效果不好或需要较大的使用量，并且存在成本较高、吸附性能不足以及二次污染等缺陷，进而选择合适的吸附剂材料至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种多糖复合水凝胶及其制备方法与应用，旨在解决现有的吸附剂去除水体中的重金属离子性价比不高的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种多糖复合水凝胶的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]S1，将柚子皮烘干并粉碎至预设粒径，得到柚子皮粉末；
[0006]S2，将步骤S1中制得的柚子皮粉末经水解、醇萃取反应，得到高酯果胶和果胶提取物残渣；
[0007]S3，将步骤S2中得到的果胶提取物残渣在300℃～600℃无氧条件下热解1
‑
3h，冷却后得到果胶提取物残渣生物炭，并将果胶提取物残渣生物炭进行球磨处理，得到改性果胶提取残渣生物炭；
[0008]S4，将预设质量的改性果胶提取残渣生物炭、高酯果胶、海藻酸钠置于预设体积的去离子水中，充分搅拌后得到混合物1，其中，步骤S4中的改性果胶提取残渣生物炭与去离子水的固液比为0～1％g/mL、高酯果胶与去离子水的固液比大于0且小于等于2.5％g/mL，海藻酸钠与去离子水的固液比为1％～3％g/mL；
[0009]S5，将步骤S4中制得的混合物1与质量分数为2～5％的氯化钙溶液混合，硬化2～24h，然后洗涤、干燥后得到多糖复合水凝胶。
[0010]可选地，所述S2具体包括：
[0011]S2.1，将预设质量的柚子皮粉末浸入pH值为1.5～12.5水解溶液中，并在80℃
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95℃水浴条件下反应1
‑
3h，冷却后离心收集上层液体和果胶提取物残渣；
[0012]S2.2，将步骤S2.1中收集的上层液体与无水乙醇混合，并在室温下搅拌，过滤后得到果胶粗产物；
[0013]S2.3，将步骤S2.2中得到的果胶粗产物采用体积浓度75％乙醇溶液洗涤、干燥至恒重，得到高酯果胶。
[0014]可选地，所述步骤所述步骤S2.1中的柚子皮粉末与水解溶液的固液比为1:10～1:30g/mL。
[0015]可选地，所述步骤3中，磨球与果胶提取物残渣生物炭的质量比100：1～10。
[0016]可选地，所述步骤S3中，将步骤S2中制得的果胶提取物残渣在450℃无氧条件下热解2h。
[0017]可选地，所述海藻酸钠与去离子水的固液比为1％g/mL。
[0018]可选地，所述步骤S4中的高酯果胶与去离子水的固液比为1.5％g/mL。
[0019]可选地，所述步骤S4中的果胶提取物残渣生物炭与去离子水的固液比为0.5％g/mL。
[0020]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供一种多糖复合水凝胶，所述多糖复合水凝胶是采用上述任一项的多糖复合水凝胶的制备方法制得。
[0021]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供上述所述的多糖复合水凝胶的应用，所述多糖复合水凝胶用于吸附目标溶液中的重金属离子。
[0022]有益效果：
[0023](1)以高酯果胶和海藻酸钠共混作为聚合物基质，并与钙离子交联形成多糖复合水凝胶，具有三维网络结构可吸附多种重金属离子。
[0024](2)以柚子皮果胶提取残渣生物炭作为功能添加剂，共混改性和包埋改性增加了材料的吸附位点和交联密度，提升了多糖复合水凝胶的吸附性能和溶胀可调性；以及生物炭与高酯果胶之间的界面作用可防止生物炭在水体中流失和分离回收。
[0025](3)生物炭的研磨改性处理，有效提升改性生物炭的比表面积和增加了含氧官能团的数量，进而提升了共混物的吸附效果。
[0026](4)本专利技术通过农林固废果皮制得高酯果胶以及利用果胶掺杂制备生物炭，进而制得果皮基吸附剂，原料丰富，生产工艺简单，绿色环保并可多次回收利用，进而有效降低投入成本。
附图说明
[0027]图1是本专利技术一种多糖复合水凝胶的制备方法一实施例的流程示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例1
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3与对比例1
‑
3所得复合水凝胶对Cu
2+
吸附量对比图；
[0029]图3为本专利技术实施例4与对比例4在果胶不同质量分数下的复合凝胶球对Cu
2+
吸附量对比图；
[0030]图4为本专利技术实施例5与对比例5球磨改性生物炭不同质量分数对复合凝胶球对Cu
2+
吸附量对比图；
[0031]图5为本专利技术实施例5优选比例下与不同果胶提取条件复合凝胶球对Cu
2+
吸附量对比图；
[0032]图6为实施例1的吸附
‑
解吸实验循环测试图。
[0033]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0034]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0035]参照图1，为本专利技术一种多糖复合水凝胶的制备方法提供的一实施例的流程示意图，所述方法包括以下步骤：
[0036]步骤S1，将柚子皮烘干并粉碎至预设粒径，得到柚子皮粉末。具体地，将柚子皮在50℃～60℃烘箱中烘干并机械粉碎至1～2mm。其中使用的柚子皮需要经水洗涤处理。优选地，将柚子皮经水洗涤后置于50℃烘箱烘干，机械粉碎至约1mm。
[0037]步骤S2，将S1中制得的柚子皮粉末经水解、醇萃取反应，得到高酯果胶和果胶提取物残渣。具体地，所述步骤S2包括以下步骤：
[0038]步骤S2.1，将预设质量的柚子皮粉末浸入pH值为1.5～12.5水解溶液中，并在80℃
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95℃水浴条件下反应1
‑
3h，并在4～30℃冷却1.0～3.0h后，离心得到上层液体和对应的果胶提取物残渣；一般地，使用柚子皮粉末与水解溶液的固液比为1:10～1:30g/mL，优选地，柚子皮粉末与水解溶液的固液比为1g:30mL，以及且水解溶液的pH值为1.5；更优选地，将柚子皮粉末与水解溶液在85℃水浴条件下搅拌1.5h，并在4℃环境下冷却1h，最后离心收集上层液体和果胶提取物残渣。
[0039]步骤S2.2，将步骤S2.1中收集的上层液体与无水乙醇混合，并在室温下搅拌，纱滤得到果胶粗产物；具体地，按体积比1：2将上层液体与无水乙醇混合，室温下慢搅1h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多糖复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1，将柚子皮烘干并粉碎至预设粒径，得到柚子皮粉末；S2，将步骤S1中制得的柚子皮粉末经水解、醇萃取反应，得到高酯果胶和果胶提取物残渣；S3，将步骤S2中得到的果胶提取物残渣在300℃～600℃无氧条件下热解1
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3h，冷却后得到果胶提取物残渣生物炭，并将果胶提取物残渣生物炭进行球磨处理，得到改性果胶提取残渣生物炭；S4，将预设质量的改性果胶提取残渣生物炭、高酯果胶、海藻酸钠置于预设体积的去离子水中，充分搅拌后得到混合物1，其中，步骤S4中的改性果胶提取残渣生物炭与去离子水的固液比为0～1％g/mL、高酯果胶与去离子水的固液比大于0且小于等于2.5％g/mL，海藻酸钠与去离子水的固液比为1％～3％g/mL；S5，将步骤S4中制得的混合物1与质量分数为2～5％的氯化钙溶液混合，硬化2～24h，然后洗涤、干燥后得到多糖复合水凝胶。2.根据权利要求1中所述的多糖复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述S2具体包括：S2.1，将预设质量的柚子皮粉末浸入pH值为1.5～12.5水解溶液中，并在80℃
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95℃水浴条件下反应1
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3h，冷却后离心收集上层液体和果胶提取物残渣；S2.2，将步骤S2.1中收集的上层液体与无水乙醇混合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，赵逸波，陈皓琳，孙士权，万俊力，周乐安，高阳，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：