专利名称：一种纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法
技术领域：
本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法。
背景技术：
纳米MgO是随着纳米材料技术的发展而产生的一种新型功能精细的无机材料，具有明显的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应。经研究表明，由于纳米MgO 巨大的比表面积、大量的晶体缺陷以及粒子表面的正电荷作用，纳米MgO对细菌，芽孢、病毒等微生物表现出很高的杀灭活性。与纳米TiO2、纳米银、纳米铜等其他固体纳米级杀菌剂相比，纳米MgO低毒、廉价的特性使其可能成为一种优良的饮用水消毒剂。然而，纳米MgO 置于水中后，会与水作用形成Mg(OH)2，其释放出的大量OH—会使体系pH急剧升高到10.0以上，并不符合饮用水水质的要求。壳聚糖-海藻酸钠凝胶是比较成熟的一种缓释系统，目前已广泛应用于医药、食品、化肥等领域。其原料易得、价格便宜，制备条件温和、工艺简单且易于工业化生产。由于空气中存在CO2、氮氧化物等易使水酸性化的物质，因此，只需要精确控制纳米MgO的释出速率，就有可能实现体系PH的稳定。基于此，本发明通过控制纳米MgO与缓释凝胶的比例，实现精确控制纳米材料释放速率的目的，从而达到稳定体系PH值和固定化纳米材料的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题，提供一种纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，解决纳米MgO应用于水处理时带来的pH值过高的问题。本发明的技术方案
一种纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，步骤如下
1)将脂溶性壳聚糖在100-120°C温度下溶解于醋酸水溶液中，冷却至室温后加入 CaCl2 · 2H20,完全溶解后以NaOH水溶液调节pH值至5. 0-5. 5，制得壳聚糖溶液；
2)制备海藻酸钠水溶液，加入纳米MgO粉末制得纳米MgO浊液；
3)将纳米MgO浊液以2-3滴/秒的速度滴入壳聚糖溶液中，滴加完毕后将上述反应液在1000-1200rpm转速下搅拌半小时，弃除液体得到乳白色微球；
4)用蒸馏水洗涤所得乳白色微球，直到完全去除微球表面的无机盐离子；
5)将上述微球在100-110°C下烘干至少2小时，即可得到黄色的纳米MgO缓释消毒颗粒。所述醋酸水溶液的体积百分比浓度为1_3%，壳聚糖与醋酸水溶液的用量比为 4-8mg/ mL, CaCl2 · 2H20与醋酸水溶液的用量比为30_48mg/ mL。所述NaOH水溶液的浓度为lmol/L。所述纳米MgO粉末平均粒径为10-80nm，比表面积为30-50m2/g。
所述海藻酸钠水溶液的浓度为8-12mg/mL，纳米MgO粉末与海藻酸钠水溶液的用量比为2-6mg/ mL。本发明利用壳聚糖-海藻酸钠缓释凝胶制备纳米MgO材料。首先，将壳聚糖加热溶解于醋酸溶液中，冷却后向其中加入氯化钙，并调节体系PH为弱酸性；其次，制备海藻酸钠水溶液，并向其中加入纳米MgO粉末；再次，吸取添加有纳米MgO的海藻酸钠水溶液，缓慢滴入壳聚糖溶液中。最后接触反应后，取出所得乳白色固体微球，以蒸馏水洗涤数次后烘干。本发明的优点是
1)本发明所选用壳聚糖、海藻酸钠等原材料，来源广泛、价格低廉，而且安全无毒，广泛应用于环境污染的处理和环境修复领域；
2)通过凝胶的引入，可将纳米MgO固定于载体上，不会被水流冲走；
3)通过缓释系统，可将体系pH稳定在可接受的范围；
4)反应操作工艺简单，条件容易控制，易于工业化生产。
图1为实施例1中所制的纳米MgO缓释消毒颗粒。图2为实施例1中所制得的纳米MgO缓释消毒颗粒入水溶胀后形成的乳白色微球。图3为实施例1中所制得的纳米MgO缓释消毒颗粒在水中PH的变化情况。图4为实施例2中所制得的纳米MgO缓释消毒颗粒入水后细菌总数的变化情况。
具体实施例方式本发明通过以下实施例结合附图进一步说明，但本实施例所述技术内容仅是说明性的，非限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。实施例1
一种纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，步骤如下
1)将0.5 g脂溶性壳聚糖在100°C温度下溶解于体积百分比浓度为1%的IOOmL醋酸水溶液中，冷却至室温后加入4. 8 g CaCl2 · 2H20,完全溶解后以浓度为lmol/L的NaOH水溶液调节PH值至5. 0-5. 5，制得壳聚糖溶液；
2)制备浓度为12mg/mL的海藻酸钠水溶液，加入0.1 g纳米MgO粉末，纳米MgO粉末平均粒径为10-80nm，比表面积为30-50m2/g，制得纳米MgO浊液；
3)将纳米MgO浊液以2-3滴/秒的速度滴入壳聚糖溶液中，滴加完毕后将上述反应液在1000-1200rpm转速下搅拌半小时，弃除液体得到乳白色微球；
4)用蒸馏水洗涤所得乳白色微球，直到完全去除微球表面的无机盐离子；
5)将上述微球在105°C下烘干2小时，即可得到黄色的纳米MgO缓释消毒颗粒。图1为该实施例所制的纳米MgO缓释消毒颗粒；图2为该纳米MgO缓释消毒颗粒入水溶胀后形成的乳白色微球。图3为该实施例所制得的纳米MgO缓释消毒颗粒在水中PH的变化情况。图中显示将所得纳米MgO缓释消毒颗粒分别以10、20、50、80mg/L的浓度浸入水中，120h之内各体系PH值均稳定在6. 5-8. 5之间。
实施例2:
一种纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，步骤如下
1)将0.7g脂溶性壳聚糖在100°C温度下溶解于体积百分比浓度为21的IOOmL醋酸水溶液中，冷却至室温后加入3. 6 g CaCl2 · 2H20，完全溶解后以浓度为lmol/L的NaOH水溶液调节PH值至5. 0-5. 5，制得壳聚糖溶液；
2)制备浓度为12mg/mL的海藻酸钠水溶液，加入0.3g纳米MgO粉末，纳米MgO粉末平均粒径为10-80nm，比表面积为30-50m2/g，制得纳米MgO浊液；
3)将纳米MgO浊液以2-3滴/秒的速度滴入壳聚糖溶液中，滴加完毕后将上述反应液在1000-1200rpm转速下搅拌半小时，弃除液体得到乳白色微球；
4)用蒸馏水洗涤所得乳白色微球，直到完全去除微球表面的无机盐离子；
5)将上述微球在105°C下烘干2小时，即可得到黄色的纳米MgO缓释消毒颗粒。图4为该实施例所制得的纳米MgO缓释消毒颗粒入水后细菌总数的变化情况。将所得纳米MgO缓释消毒颗粒分别以10、20、50、80mg/L的浓度浸入水中，5天的抑菌试验结果表明各体系内纳米MgO缓释消毒颗粒对水中细菌具有明显杀灭作用，且在该反应时间内细菌总数可维持在40CFU/mL以下，符合国家饮用水水质标准中对细菌总数的要求。
权利要求
1.一种纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，其特征在于步骤如下1)将脂溶性壳聚糖在100-120°C温度下溶解于醋酸水溶液中，冷却至室温后加入 CaCl2 · 2H20,完全溶解后以NaOH水溶液调节pH值至5. 0-5. 5，制得壳聚糖溶液；2)制备海藻酸钠水溶液，加入纳米MgO粉末制得纳米MgO浊液；3)将纳米MgO浊液以2-3滴/秒的速度滴入壳聚糖溶液中，滴加完毕后将上述反应液在1000-1200rpm转速下搅拌半小时，弃除液体得到乳白色微球；4)用蒸馏水洗涤所得乳白色微球，直到完全去除微球表面的无机盐离子；5)将上述微球在100-110°C下烘干至少2小时，即可得到黄色的纳米MgO缓释消毒颗粒。
2.根据权利要求1所述纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，其特征在于所述醋酸水溶液的体积百分比浓度为1_3%，壳聚糖与醋酸水溶液的用量比为4-8mg/ mL, CaCl2 · 2H20 与醋酸水溶液的用量比为30-48mg/ mL。
3.根据权利要求1所述纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，其特征在于所述NaOH水溶液的浓度为lmol/L。
4.根据权利要求1所述纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，其特征在于所述纳米MgO 粉末平均粒径为10-80nm，比表面积为30-50m2/g。
5.根据权利要求1所述纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，其特征在于所述海藻酸钠水溶液的浓度为8-12mg/mL，纳米MgO粉末与海藻酸钠水溶液的用量比为2_6mg/ mL。
全文摘要
一种纳米MgO缓释消毒颗粒的制备方法，步骤如下1)将脂溶性壳聚糖溶解于醋酸水溶液中，制得壳聚糖溶液；2)制备海藻酸钠水溶液，加入纳米MgO粉末制得纳米MgO浊液；3)将纳米MgO浊液滴入壳聚糖溶液中，将上述反应液搅拌半小时，弃除液体得到乳白色微球；4)用蒸馏水洗涤所得乳白色微球；5)将上述微球烘干后，即可得到黄色的纳米MgO缓释消毒颗粒。本发明的优点是1)壳聚糖、海藻酸钠等原材料，来源广泛、价格低廉，而且安全无毒；2)通过凝胶的引入，可将纳米MgO固定于载体上，不会被水流冲走；3)通过缓释系统，可将体系pH稳定在可接受的范围；4)反应操作工艺简单，条件容易控制，易于工业化生产。
文档编号A01N25/12GK102428961SQ201110360719
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者安毅, 张克强, 董琪 申请人:农业部环境保护科研监测所