本发明涉及功能材料制备技术领域，具体是一种多孔纤维素微球载体的制备方法。
背景技术
纤维素微球，是纳米到毫米尺寸的纤维素基功能性材料，兼具有再生纤维素凝胶结构的多孔性和球形材料的结构特点，在生物学、医学、生态环境、荧光显示追踪、高分子材料、色谱分析等诸多领域有着重要的应用。近几年，根据不同功能和特性制备的纤维素微球的研究已有大量文献报道，总结为三方面：纤维素的溶解体系、微球的制备工艺条件和针对不同应用范围的接枝改性与应用。将纤维素微球接入大量化学官能团，或与有机物、无机物和微生物菌类共混制备功能性纤维素微球，是对可再生纤维素资源的进一步开发和利用。对实现生态环境的可持续发展，以及新材料、新能源的开发具有重要的社会意义。
1951年o’neill采用铜氨溶解体系溶解纤维素，并采用落球法的方式制备出粒径较大的纤维素微球。此后，大量文献报道了采用不同纤维素溶解体系，不同制备方法制备不同粒径的纤维素基微球和功能化纤维素微球。对于纤维素微球的制备过程大致可分为三部分：(1)不同溶解体系对纤维素溶解并获得黏胶纤维溶液；(2)不同的成形方法将黏胶纤维溶液塑造为球形颗粒；(3)液相-固相转化使黏胶溶液固化再生。对于纤维素微球的塑形手段主要分为滴入法和分散法。
传统的纤维素溶解体系由于在溶解过程中纤维素容易降解、有毒、不稳定且反应成本较高、不易回收、反应条件要求严苛等缺点，长久以来，人们期望寻找一种普通的溶剂能够直接将纤维素溶液化，并进行深度加工。在微生物固定化技术中，微生物固定化固相载体的理化性质直接影响着微生物细胞活性。理想的微生物固定化固相载体应满足以下条件：(1)对微生物及所处环境无毒、无污染；(2)理化性质稳定，不易被微生物分解，刚性强；(3)易于营养物质的传递；(4)生产成本低，可再循环利用。由此，开发具有上述性能的微生物固定化固相载体，是微生物固定化技术研究中非常重要的。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题提供一种环保、安全无毒的纤维素微球载体的制备方法，它能够克服传统纤维素溶解体系制备工艺制备纤维素微球的缺点，使制备得到的纤维素微球载体具有良好的机械强度、比表面积大、生物相容性好。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种多孔纤维素微球载体的制备方法，它包括以下操作步骤：
(1)纤维素溶液的制备：将纤维素与氯化锌水溶液混合，两者按重量配比为：5-7g纤维素:95-93g氯化锌水溶液，然后在65-80℃温度下搅拌50-75min，使纤维素溶解，得到纤维素溶液；
(2)反相悬浮法制备纤维素微球载体：将油相溶液和乳化剂混合，两者按体积比为：30-25:1，然后于55℃的温度和500r/min的搅拌速度下搅拌1h，得到油性混合溶液；再将步骤(1)得到的纤维素溶液滴入油性混合溶液中，滴入的纤维素溶液与上述油性混合溶液按体积比为1:3-4.5，分散、乳化2h；
(3)纤维素微球载体固化再生：将步骤(2)得到的纤维素微球载体在搅拌条件下，逐渐滴加固化剂，固化剂的用量为纤维素溶液体积的2倍，缓慢降至室温，使纤维素微球固化再生，静置分层，下层微球用热乙醇和蒸馏水分别离心洗涤，最后将纤维素微球载体浸泡在蒸馏水中去除残余的液体石蜡和氯化锌，经冷冻干燥后得到纤维素微球载体。
步骤(1)中，所述的纤维素为微晶纤维素、竹纤维素、秸秆纤维素或甘蔗渣纤维素。
步骤(1)中，所述氯化锌水溶液的质量浓度为70-75wt％。
步骤(2)中，所述的油性溶液为液体石蜡、煤油、花生油、真空泵油、大豆油中的一种或者任意组合。
步骤(2)中，所述的乳化剂为span60、span80、tween80中的一种或两种以上混合。
步骤(3)中，所述的固化剂为蒸馏水、乙醇、稀酸水溶液、无机盐水溶液中的一种或两种以上混合。
步骤(3)中，所述下层微球采用蒸馏水和热乙醇分别离心洗涤3次，最后将纤维素微球载体浸泡在蒸馏水中48h，以去除残余的液体石蜡和氯化锌。
本发明采用反相悬浮法制备出具有理想的理化性能和微观结构的纤维素微球载体，制备得到的纤维素微球载体的球形结构圆整，粒径分布均一，比表面积较大，具有较好的机械强度、热稳定性和生物相容性，将其进行进一步功能化是发展纤维素微球应用领域的一个重要方向。
具体实施方式
以下结合具体实施实例用于进一步说明本发明描述的方法，但并不限制本发明。
实施例1
准确称取5g蔗渣纤维素溶解于95g质量分数为72wt％的氯化锌水溶液中，在80℃的水浴锅中搅拌溶解60min，得到蔗渣纤维素-氯化锌溶液。在250ml的三口圆底烧瓶中加入90ml液体石蜡(油相)和3ml乳化剂span80混合，在500r/min的转速下，55℃搅拌乳化1h，得油性混合溶液。而后将30ml蔗渣纤维素-zncl2混合溶液与上述油性混合溶液混合后分散、乳化2h，然后在搅拌条件下逐渐滴加蒸馏水60ml后关闭恒温水浴锅，缓慢降至室温，使蔗渣纤维素微球固化再生，静置分层。下层微球用热乙醇和蒸馏水分别离心洗涤微球3次。最后将蔗渣纤维素微球浸泡在蒸馏水中48h，去除残余的液体石蜡和zncl2，经冷冻干燥后得到蔗渣纤维素微球载体。
所得微球平均粒径在179μm左右，微球为球形较为完整的白色颗粒，比表面积为34.326m2/g，平均孔径为3.795nm。纤维素微球的初始分解温度在280℃以上，表明多孔蔗渣纤维素微球具有良好的热稳定性。微球溶胀度小，表明机械强度较高，且可以吸附牛血清蛋白表明微球具有一定的生物相容性。
实施例2
准确称取5.5g秸秆纤维素溶解于94.5g质量分数为75wt％的氯化锌水溶液中，在80℃的水浴锅中搅拌溶解75min，得到秸秆纤维素-氯化锌溶液。在250ml的三口圆底烧瓶中加入100ml煤油(油相)和3.5ml乳化剂span60混合，在500r/min的转速下，55℃搅拌乳化1h，得油性混合溶液。而后将秸秆纤维素-zncl2混合溶液30ml与上述油性混合溶液混合后分散、乳化2h，然后在搅拌条件下逐渐滴加稀盐酸溶液60ml后关闭恒温水浴锅，缓慢降至室温，使秸秆纤维素微球固化再生，静置分层。下层微球用热乙醇和蒸馏水分别离心洗涤微球3次。最后将秸秆纤维素微球浸泡在蒸馏水中48h，去除残余的液体石蜡和zncl2，经冷冻干燥后得到秸秆纤维素微球载体。
所得微球平均粒径在185μm左右，微球为球形较为完整的白色颗粒，比表面积为36.278m2/g，平均孔径为4.052nm。纤维素微球的初始分解温度在275℃以上，表明多孔蔗渣纤维素微球具有良好的热稳定性。微球溶胀度小，表明机械强度较高，且可以吸附牛血清蛋白表明微球具有一定的生物相容性。
实施例3
准确称取7g微晶纤维素溶解于93g质量分数为70wt％的氯化锌水溶液中，在80℃的水浴锅中搅拌溶解50min，得到微晶纤维素-氯化锌溶液。在250ml的三口圆底烧瓶中加入120ml真空泵油(油相)和4ml乳化剂tween80混合，在500r/min的转速下，55℃搅拌乳化1h，得油性混合溶液。而后将微晶纤维素-zncl2混合溶液30ml与上述油性混合溶液混合后分散、乳化2h，然后在搅拌条件下逐渐滴加乙醇60ml后关闭恒温水浴锅，缓慢降至室温，使微晶纤维素微球固化再生，静置分层。下层微球用热乙醇和蒸馏水分别离心洗涤微球3次。最后将微晶纤维素微球浸泡在蒸馏水中48h，去除残余的液体石蜡和zncl2，经冷冻干燥后得到微晶纤维素微球载体。
所得微球平均粒径在185μm左右，微球为球形较为完整的白色颗粒，比表面积为38.464m2/g，平均孔径为2.968nm。纤维素微球的初始分解温度在265℃以上，表明多孔蔗渣纤维素微球具有良好的热稳定性。微球溶胀度小，表明机械强度较高，且可以吸附牛血清蛋白表明微球具有一定的生物相容性。