一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜及其制备方法和应用

本发明属于膜材料、吸附分离材料制备，具体涉及一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着全球经济的快速发展和人口日益增长，环境污染问题日益严重。特别是水污染问题已成为全球面临的重大问题之一。随着水污染程度的加剧，废水中出现了越来越多的重金属离子和其他有害物质。这些物质对人体健康和环境造成了严重威胁，需要采取有效的措施进行治理和处理。

2、目前常用的水处理方法主要包括过滤、吸附、沉淀、膜技术、离子交换等方法。其中，吸附方法是一种广泛应用的废水处理技术，可以有效地去除废水中的低浓度的重金属离子、有机物和其他有害物质。吸附材料的种类和性能直接影响吸附效果，因此寻找一种高效、经济、环保的吸附材料具有重要的意义。

3、壳聚糖是一种天然的高分子材料，具有良好的生物相容性、可降解性和再生性能，是一种理想的吸附材料。然而，传统的壳聚糖材料对金属离子的吸附容量不足，不能有效地去除废水中的重金属离子和其他有害物质。因此，通过结构形态设计及官能团修饰以提高其吸附性能和稳定性具有重要现实意义。

4、提高比表面积能够增加壳聚糖的功能作用位点，使其分子上的功能基团得以充分利用。然而，目前从该角度对以壳聚糖为基质的复合材料的研究较少，缺少规整大孔材料的报道。除此之外，绝大部分吸附材料缺少吸附选择性，无法从混合料液中定向回收金属离子。不能充分发挥吸附材料的多功能性。因此，在保证材料高比表面积的基础上，赋予其更多的特异性官能团，是当前当前吸附材料领域急需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜及其制备方法，将其应用于金属离子的回收和去除，具有高效便捷的优势，应用前景广阔。

2、本发明采用的技术方案为：一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，制备方法包括如下步骤：

3、(1)将纳米微球与壳聚糖的混合均匀，通过流延法制备复合薄膜；

4、(2)通过化学试剂将步骤(1)所得薄膜中的纳米微球除去，得到多孔壳聚糖薄膜；

5、(3)通过交联剂将多乙烯多胺引入到步骤(2)所得多孔壳聚糖薄膜表面得到多乙烯多胺修饰的多孔壳聚糖；

6、(4)利用戊二醛处理步骤(3)所得薄膜，得到富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜。

7、上述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，其特征在于，步骤(1)具体为，以壳聚糖为成膜物质，将壳聚糖溶解于乙酸，以纳米微球为硬模板，通过机械搅拌将二者混合均匀，再通过流延法成膜；其中纳米微球包括但不限于二氧化硅微球、聚苯乙烯微球、酚醛树脂微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球。

8、上述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，其特征在于，步骤(2)具体为，将步骤(1)得到的薄膜置于溶液中浸泡三天以上，所用溶液需要能够溶解纳米微球，期间每隔一段时间更换一次溶液，将得到的薄膜取出后用蒸馏水洗净表面残留的溶质，干燥得到多孔壳聚糖薄膜。

9、上述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，步骤(3)具体为，将得到的多孔壳聚糖薄膜放入容器中，并加入交联剂，调节加热温度使之达到回流的条件，保持其温度不变，持续加热一段时间后，向其中加入多乙烯多胺，继续加热回流，得到多乙烯多胺修饰的多孔壳聚糖。

10、上述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，，步骤(3)中，交联剂为环氧氯丙烷。

11、上述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，步骤(3)中，按质量比，多乙烯多胺：多孔壳聚糖薄膜＝1：5。

12、上述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，步骤(4)具体为，将步骤(3)得到多乙烯多胺修饰的多孔壳聚糖置于容器内，加入戊二醛，在一定温度下加热回流一段时间，得到一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜。

13、上述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜在吸附分离金属离子中的应用。

14、上述的应用，所述的金属离子包括但不限于高铼酸根、钼酸根、铅离子、铬离子。

15、上述的应用，方法如下：在含有金属离子的溶液中加入上述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，吸附振荡。

16、通过模板法将壳聚糖加工成多孔薄膜形态，可以极大地提高材料的比表面积，增加吸附位点，可以有效地吸附重金属离子和其他有害物质。在此基础上，将对席夫碱官能团修饰到多孔薄膜表面，能够进一步提高材料与金属的有效作用位点。此外，模板法及后修饰过程简单，材料制备成本低廉，应用前景广泛。通过简单的方法高效制备富出含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，对于稀贵金属的回收、重金属离子的去除，以及解决水污染问题具有重要的意义。

17、本发明的有益效果是：

18、1、本发明富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜的制备方法快速简便、新颖，合成的富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜薄膜，薄膜表面均匀连续，无明显缺陷。

19、2、薄膜亲水性强，对金属离子的分离富集效率高，可从水溶液中高效吸附分离金属离子，并且对多种金属离子的有较大的吸附量，吸附速率较快、有实际应用性。

20、3、本发明制备的富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，利用活性较高的氨基与环氧交联剂、多乙烯多胺、戊二醛之间的反应引入席夫碱官能团，为检测和控制环境水样中重金属污染提供了有效方法，使其能在水体微污染控制领域应用，具有工业化生产和应用前景。

技术特征：

1.一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，其特征在于，步骤(1)具体为，以壳聚糖为成膜物质，将壳聚糖溶解于乙酸，以纳米微球为硬模板，通过机械搅拌将二者混合均匀，再通过流延法成膜；其中纳米微球包括但不限于二氧化硅微球、聚苯乙烯微球、酚醛树脂微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球。

3.根据权利要求1所述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，其特征在于，步骤(2)具体为，将步骤(1)得到的薄膜置于溶液中浸泡三天以上，所用溶液需要能够溶解纳米微球，期间每隔一段时间更换一次溶液，将得到的薄膜取出后用蒸馏水洗净表面残留的溶质，干燥得到多孔壳聚糖薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，其特征在于，步骤(3)具体为，将得到的多孔壳聚糖薄膜放入容器中，并加入交联剂，调节加热温度使之达到回流的条件，保持其温度不变，持续加热一段时间后，向其中加入多乙烯多胺，继续加热回流，得到多乙烯多胺修饰的多孔壳聚糖。

5.根据权利要求4所述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，其特征在于，步骤(3)中，交联剂为环氧氯丙烷。

6.根据权利要求4所述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，其特征在于，步骤(3)中，按质量比，多乙烯多胺：多孔壳聚糖薄膜＝1：5。

7.根据权利要求1所述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，其特征在于，步骤(4)具体为，将步骤(3)得到多乙烯多胺修饰的多孔壳聚糖置于容器内，加入戊二醛，在一定温度下加热回流一段时间，得到一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜。

8.权利要求1所述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜在吸附分离金属离子中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的金属离子包括但不限于高铼酸根、钼酸根、铅离子、铬离子。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，方法如下：在含有金属离子的溶液中加入权利要求1所述的一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜，吸附振荡。

技术总结
本发明提供了一种富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜的制备方法以及其在金属离子回收中的应用。以壳聚糖为主要原料，纳米微球为硬模板,通过流延法将二者的混合分散液制成薄膜。通过化学试剂处理将纳米微球除去，制成多孔壳聚糖薄膜。进一步通过交联剂将多乙烯多胺引入多孔薄膜表面，再通过戊二醛进行交联，最后得到具有独特孔隙结构的表面富含席夫碱官能团的多孔壳聚糖薄膜。本发明中的多孔壳聚糖薄膜可用于废水中多种金属离子的去除或回收。本发明的实施方法简单，操作方便，不需要复杂的设备，可以应用于废水处理和环境保护领域。

技术研发人员：周泉美,崔俊硕,熊英,丛艳钊,于海彪,冯小庚
受保护的技术使用者：辽宁大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15