一种镧离子吸附剂的制备方法与流程

本发明涉及小龙虾加工技术领域，具体涉及一种镧离子吸附剂的制备方法。

背景技术：

镧元素是一种稀土元素，属于国家战略资源，其回收与利用技术已被列入国家重点攻关课题。壳聚糖及其衍生物对镧离子(ce(iv))具有非常好的吸附能力，可用作镧离子吸附剂。壳聚糖主要是由甲壳类动物外壳经脱钙、脱蛋白、脱乙酰等过程制备的，其加工工艺复杂、成本高昂。因此有必要研发一种工艺简单、成本低的方法来获得镧离子吸附剂。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种镧离子吸附剂的制备方法，以解决上述问题。

本发明的技术方案是：

一种镧离子吸附剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将干燥的小龙虾虾壳用超微粉碎机粉碎，获得虾壳粉；

(2)将所述虾壳粉转入反应器，加入氨基三乙酸、n,n-二甲基甲酰胺、过硫酸铵和过氧化氢，密封，加热，连续搅拌，获得产物；

(3)将所述产物过滤，取滤渣用水洗至中性，真空干燥，即可获得氨基三乙酸改性的甲壳素。

进一步的，步骤(1)中所述虾壳粉的颗粒大小为100目筛网。

进一步的，步骤(2)中所述氨基三乙酸的浓度为10-20％，m/v。

进一步的，步骤(2)中所述n,n-二甲基甲酰胺的浓度为0.1-1.0％，v/v。

进一步的，步骤(2)中所述过硫酸铵的浓度为0.1-10％，m/v。

进一步的，步骤(2)中所述过氧化氢的浓度为0.1-1.0％，v/v。

进一步的，步骤(2)中所述加热的温度为25-60℃。

进一步的，步骤(2)中所述连续搅拌的转速为120-150rpm，温度为35-45℃，时间为0.5-5h。

进一步的，步骤(3)中所述过滤使用孔径为0.45-1微米的微孔滤膜，在真空泵辅助下抽滤。

进一步的，步骤(3)中所述真空干燥的温度为80℃，时间为24h。

本发明提供了一种镧离子吸附剂的制备方法，实现了由小龙虾虾壳制备功能化甲壳素的工艺，该方法所制备的氨基三乙酸功能化甲壳素产物对镧-la(iii)具有非常好的吸附性能。与现有利用制备虾蟹壳制备改良壳聚糖类金属离子吸附剂的方法相比，具有制备工艺简单、耗时短、成本低廉和产物性状优良等多个优点。

附图说明

图1为商用甲壳素的电子显微镜扫描图；

图2为本发明提供的一种镧离子吸附剂的制备方法所制备的甲壳素的电子显微镜扫描图；

图3为商品甲壳素和本发明提供的一种镧离子吸附剂的制备方法所制备的甲壳素的xrd图谱；

图4为商品甲壳素吸附镧元素后的元素映射图；

图5为本发明提供的一种镧离子吸附剂的制备方法所制备的甲壳素吸附镧元素后的元素映射图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式及附图对本发明作进一步详细的说明。

一种镧离子吸附剂的制备方法，包括：

步骤一：将干燥的小龙虾虾壳用超微粉碎机粉碎，获得虾壳粉；

该步骤可以具体如下执行：将干燥的小龙虾虾壳用超微粉碎机粉碎，获得颗粒大小范围为过100目筛网的虾壳粉。

步骤二：将所述虾壳粉转入反应器，加入氨基三乙酸、n,n-二甲基甲酰胺、过硫酸铵和过氧化氢，密封，加热，连续搅拌，获得产物；

该步骤可以具体如下执行：将所述虾壳粉转入反应器，加入浓度为10-20％(m/v)的氨基三乙酸、浓度为0.1-1.0％(m/v)的n,n-二甲基甲酰胺、浓度为0.1-10％(m/v)过硫酸铵和浓度为0.1-1.0％(m/v)过氧化氢，密封，加热至25-60℃，在转速为120-150rpm，温度为35-45℃条件下，连续搅拌0.5-5h，获得产物。

步骤三：将所述产物过滤，取滤渣用水洗至中性，真空干燥，即可获得氨基三乙酸改性的甲壳素；

该步骤可以具体如下执行：将所述产物使用孔径为0.45-1微米的微孔滤膜，在真空泵辅助下过滤，取滤渣用水洗至中性，在温度为80℃、时间为24h的条件下真空干燥，即可获得氨基三乙酸改性的甲壳素。

通过上述方法所制得的氨基三乙酸改性的甲壳素的性能请参阅图1至图5：

图1为商品甲壳素吸附剂，图2为本方法制备的甲壳素吸附剂，从图1可以看出，商品甲壳素吸附剂通过酸碱法制备，没有明显的孔隙结构，从图2可以看出，本方法制备的功能化甲壳素吸附剂具有明显的微纳米孔隙结构。

图3为商品甲壳素和本发明提供的一种镧离子吸附剂的制备方法所制备的甲壳素的xrd图谱，从图3可以看出，商品甲壳素和本发明制备的功能化甲壳素都在2θ＝9.17和2θ＝19.02处显示特征峰，这两处特征峰属于典型的甲壳素特征峰，因此，可以证明本发明制备的产物是甲壳素；同时，本发明制备的甲壳素在2θ＝12.70处有一处非常明显的特征峰，这是氨基三乙酸的特征峰，证明本发明的甲壳素已经成功被氨基三乙酸功能化。

图4为商品甲壳素吸附镧元素后的元素映射图；图5为本发明提供的一种镧离子吸附剂的制备方法所制备的甲壳素吸附镧元素后的元素映射图，从图4和图5中很明显的可以看出本方法制备的甲壳素吸附剂表面上含有的镧元素密度要显著高于商品甲壳素，说明本发明制备的功能化甲壳素对镧离子(la(iii))的吸附能力要显著高于商品甲壳素对镧离子(la(iii))的吸附能力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。但是本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其他任何公知的改变。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

本实施案例按如下步骤展示一种镧离子吸附剂的制备方法：将干燥的小龙虾虾壳用超微粉碎机粉碎，获得微纳米级别的虾壳粉。将虾壳粉转入反应器，加入氨基三乙酸(10％，m/v)、n,n-二甲基甲酰胺(0.1％，m/v)、过硫酸铵(0.1％，m/v)、过氧化氢(0.1％，m/v)，密封，加热至25℃，在转速为120rpm，温度为35℃条件下，连续搅拌0.5h，产物使用孔径为0.45微米的微孔滤膜，在真空泵辅助下过滤，滤渣用水洗至中性，在温度为80℃、时间为24h的条件下真空干燥，即可获得氨基三乙酸改性的甲壳素，用于la(iii)吸附。

实验表明，其对la(iii)的吸附能力达145.3mg/g。

实施例2

本实施案例按如下步骤展示一种镧离子吸附剂的制备方法：将干燥的小龙虾虾壳用超微粉碎机粉碎，获得微纳米级别的虾壳粉。将虾壳粉转入反应器，加入氨基三乙酸(15％，m/v)、n,n-二甲基甲酰胺(0.5％，m/v)、过硫酸铵(5％，m/v)、过氧化氢(0.5％，m/v)，密封，加热至40℃，在转速为140rpm，温度为40℃条件下，连续搅拌3h，产物使用孔径为0.55微米的微孔滤膜，在真空泵辅助下过滤，滤渣用水洗至中性，在温度为80℃、时间为24h的条件下真空干燥，即可获得氨基三乙酸改性的甲壳素，用于la(iii)吸附。

实验表明，其对la(iii)的吸附能力达148.6mg/g。

实施例3

本实施案例按如下步骤展示一种镧离子吸附剂的制备方法：将干燥的小龙虾虾壳用超微粉碎机粉碎，获得微纳米级别的虾壳粉。将虾壳粉转入反应器，加入氨基三乙酸(20％，m/v)、n,n-二甲基甲酰胺(1.0％，m/v)、过硫酸铵(10％，m/v)、过氧化氢(1.0％，m/v)，密封，加热至60℃，在转速为150rpm，温度为45℃条件下，连续搅拌5h，产物使用孔径为1微米的微孔滤膜，在真空泵辅助下过滤，滤渣用水洗至中性，在温度为80℃、时间为24h的条件下真空干燥，即可获得氨基三乙酸改性的甲壳素，用于la(iii)吸附。

实验表明，其对la(iii)的吸附能力达146.5mg/g。

下述表1为3个实施例与现在技术的对比，具体如下：

表1

与现有技术相比，本发明的有益效果是：工艺简单、安全性高、生产成本低，该吸附剂具有微纳米孔隙结构，与市场上都得的商品甲壳素相比，经element-mapping技术证明，其对la(iii)的吸附能力最高可达148.6mg/g。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。