【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理，尤其是涉及一种聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵及其制备方法和应用。
技术介绍
1、饮用水的微生物污染是对公众健康的主要威胁之一，缺乏安全、可靠的水源仍然是全世界数百万人面临的一个严重问题，尤其在一些农村和偏远地区，由于缺乏传统水消毒设施，许多人因微生物污染无法获得清洁安全的淡水。针对这些问题，采用现场水处理系统被认为是一种可行的手段。
2、使用点(point-of-use，简称pou)饮用水消毒技术是一种现场水处理系统，可以在使用前有效降低水中微生物污染的风险。近年来，考虑到纳米银或银纳米粒子(agnps)的优异杀菌性能以及在操作过程中不消耗任何化学品或能源，基于agnps的pou杀菌净水材料受到广泛的关注。然而，由于agnps在纳米尺度上的稳定性不足以及高度自聚集倾向，通常需要将其固定在各种无机或有机的载体材料中；此外，由于agnps的不可控氧化行为导致银离子(ag+)大量释放到水中，可能会影响其在实际长期应用中的稳定性，并导致环境危害和健康安全风险增加。因此，开发易于使用的载体材料使得agnps均匀稳定地分散并实现ag的可控持续释放，是拓展pou饮用水消毒应用领域亟待解决的问题。
3、目前，已有许多无机或有机载体材料被开发用于锚定agnps，并被证实对水中病原微生物具有良好杀菌效果，包括陶瓷滤料、凝胶、树脂、膜、滤纸以及聚氨酯海绵等；其中，聚氨酯海绵(pus)因具有开孔结构和高比表面积、价格低廉以及可通过轻微挤压刺激实现轻松回收水等优势，被认为是一种较为理想的载银基体材料。然而，
4、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵及其制备方法和应用，利用该聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵制备的载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵载银量高，能够有效控制纳米银的可持续缓慢释放，提高了杀菌活性和在水处理中的饮用安全性。
2、本专利技术提供一种聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵的制备方法，包括如下步骤：
3、s1：将聚氨酯海绵浸渍在壳聚糖溶液中，得到饱和聚氨酯海绵；
4、s2：将饱和聚氨酯海绵加入戊二醛溶液中进行交联反应，交联反应后冷冻干燥，得到改性聚氨酯海绵；
5、s3：将改性聚氨酯海绵加于盐酸多巴胺溶液中进行自聚反应，自聚反应后冷冻干燥，得到聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵。
6、步骤s1中，聚氨酯海绵(pus)的形状和尺寸可以按照需求随意裁剪，聚氨酯海绵的形状例如可以为圆柱形，直径可以为1.5-2.5cm，高0.4-0.6cm，平均重量约为0.04-0.06g。
7、壳聚糖(cs)溶液是将壳聚糖、冰乙酸和去离子水混合制得；壳聚糖溶液中壳聚糖的质量含量为1-8％，冰乙酸和去离子水的体积比为(0.5-1.5)：(98.5-99.5)。此外，在壳聚糖溶液时，可以通过磁力搅拌器等方式促进壳聚糖的溶解，以获得均匀的壳聚糖溶液。
8、将聚氨酯海绵浸渍在壳聚糖溶液时，可以通过挤压的方式使聚氨酯海绵与壳聚糖溶液融合，挤压方式能够排出聚氨酯海绵中的空气，使壳聚糖溶液能够完全渗透至聚氨酯海绵的空隙中形成饱和状态，进而得到饱和聚氨酯海绵；对浸渍时间不作严格限制，只要能够形成饱和聚氨酯海绵即可，浸渍时间例如可以为1-2h。
9、步骤s2中，戊二醛(ga)溶液是将质量含量为0.25 -2％的戊二醛与去离子水混合制得，戊二醛与去离子水的体积比为(3-5)：(95-97)；交联反应的温度可以为室温，交联反应的时间可以为20-30h；在交联反应过程中，聚氨酯海绵和壳聚糖的官能基团能够与戊二醛发生交联反应得到壳聚糖凝胶改性的改性聚氨酯海绵(cs/pus)；交联反应后的冷冻干燥时间可以为10-15h。
10、步骤s3中，盐酸多巴胺(da)溶液的浓度为1.5-2.5mg/ml；具体地，盐酸多巴胺溶液的制备方法例如为：将0.15-0.25g盐酸多巴胺粉末溶解于100ml三羟甲基氨基甲烷(tris)缓冲液中，即制得浓度为1.5-2.5mg/ml的盐酸多巴胺溶液。
11、自聚反应的温度可以为室温，自聚反应的时间可以为6-12h，自聚反应可以在磁力搅拌作用下进行；在自聚反应过程中，盐酸多巴胺在改性聚氨酯海绵表面发生自聚反应形成聚多巴胺涂层，即得到经聚多巴胺和壳聚糖复合改性的聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵(pda/cs/pus)。此外，自聚反应后的冷冻干燥时间可以为10-15h。
12、本专利技术还提供一种聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵，按照上述制备方法制得。
13、本专利技术还提供一种载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵的制备方法，将上述聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵依次浸泡于硝酸银溶液和硼氢化钠溶液中，浸泡后冷冻干燥，得到聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵。
14、具体地，硝酸银(agno3)溶液的浓度为0.5-5mmol/l；将聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵浸泡于硝酸银溶液的浸泡时间可以为20-30h，在浸泡过程中，通过壳聚糖和聚多巴胺的吸附作用使ag+均匀分布在聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵表面。
15、此外，硝酸银溶液中的硝酸银与硼氢化钠(nabh4)溶液中的硼氢化钠的摩尔比为1：(8-12)；将聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵浸泡于硼氢化钠溶液的浸泡时间可以为4-8h，在浸泡过程中，通过硼氢化钠的强还原特性使得ag+被原位还原成单质纳米银(agnps)并锚定在聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵表面，浸泡后冷冻干燥10-15h，得到负载纳米银的聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵(pda/cs/pus@ag)。
16、本专利技术还提供一种载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵，按照上述制备方法制得。
17、上述载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵的载银量高，纳米银的负载量>35mg/g。
18、本专利技术还提供上述载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵在水处理中的应用，例如可以应用于使用点(pou)饮用水消毒等。
19、在应用时，可以将载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵加入待消毒的水中，待载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵吸收水分后，挤压载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵以释放处理后的水；其中，吸收水分的时间可以为10-20min。
20、本专利技术的实施，至少具有以下优势：
21、1)本专利技术通过在聚氨酯海绵上引入壳聚糖凝胶，从而提供了足够的粘附性和活性位点来固定纳米银，显著提高了聚氨酯海绵的吸水能力和机械强度，不仅有利于提高载银量，还有利于实现纳米银的可持续缓慢释放；
22、2)本专利技术在改性聚氨酯海绵的基础上包覆聚多巴胺涂层，能够与壳聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，壳聚糖溶液是将壳聚糖、冰乙酸和去离子水混合制得；壳聚糖溶液中壳聚糖的质量含量为1-8％，冰乙酸和去离子水的体积比为(0.5-1.5)：(98.5-99.5)；浸渍时间为1-2h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，戊二醛溶液是将质量含量为0.25-2％的戊二醛与去离子水混合制得，戊二醛与去离子水的体积比为(3-5)：(95-97)；交联反应时间为20-30h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，盐酸多巴胺溶液的浓度为1.5-2.5mg/mL；自聚反应时间为6-12h。
5.一种聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵，其特征在于，按照权利要求1-4任一所述的制备方法制得。
6.一种载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵的制备方法，其特征在于，将权利要求5所述的聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵依次浸泡于硝酸银溶液和硼氢化钠溶液中，浸泡后冷冻干燥，
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，硝酸银溶液的浓度为0.5-5mmol/L；聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵在硝酸银溶液中的浸泡时间为20-30h；硝酸银溶液中的硝酸银与硼氢化钠溶液中的硼氢化钠的摩尔比为1：(8-12)；聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵在硼氢化钠溶液中的浸泡时间为4-8h。
8.一种载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵，其特征在于，按照权利要求6-7任一所述的制备方法制得。
9.权利要求8所述的载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵在水处理中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，将载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵加入待消毒的水中，待载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵吸收水分后，挤压载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵以释放处理后的水。
...【技术特征摘要】
1.一种聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，壳聚糖溶液是将壳聚糖、冰乙酸和去离子水混合制得；壳聚糖溶液中壳聚糖的质量含量为1-8％，冰乙酸和去离子水的体积比为(0.5-1.5)：(98.5-99.5)；浸渍时间为1-2h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，戊二醛溶液是将质量含量为0.25-2％的戊二醛与去离子水混合制得，戊二醛与去离子水的体积比为(3-5)：(95-97)；交联反应时间为20-30h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，盐酸多巴胺溶液的浓度为1.5-2.5mg/ml；自聚反应时间为6-12h。
5.一种聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵，其特征在于，按照权利要求1-4任一所述的制备方法制得。
6.一种载纳米银聚多巴胺/壳聚糖/聚氨酯复合海绵的制备方法，其特征在于，将权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆华勇，伍书翰，许铭淇，李诗茵，郑泽鑫，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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