具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法

本发明属于亲水性凝胶薄膜制备的，涉及水凝胶薄膜的制备方法，特别是具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法。

背景技术：

1、从魔芋提取物中汲取灵感，该提取物由亲水和水溶性成分组成，结合无毒无害的羟丙基纤维素，可以形成多孔结构及孔隙通道实现对染料及水的吸附。为了研究魔芋甘聚糖和羟丙基纤维素结合所形成薄膜的吸附性能，有研究人员制造了“超吸湿聚合物薄膜”来实现对大气中水蒸气的吸附，这是由于亲水的魔芋甘聚糖有利于微孔的形成，而羟丙基纤维素有利于形成相互连通的微孔，这样的微孔有利于水分子的吸附。由于这种多孔结构的存在，薄膜拥有了吸附染料分子的能力。

2、通过在室温(10℃-20℃)下混合羟丙基纤维素和魔芋甘聚糖形成凝胶溶液，冻干后制备了具有高吸附能力的多孔仿生海藻可吸附薄膜。由于具有亲水性的魔芋甘聚糖有助于微孔的形成，而羟丙基纤维素有助于形成相互连通的微孔，因为这些微孔结构的存在，薄膜拥有了对染料分子的吸附能力。随着染料溶液ph值的变化，在ph＝2的极端酸性环境和ph＝14的极端碱性环境下，仿生海藻可吸附薄膜对亚甲基蓝染料保持着良好的染料吸附去除率。虽然薄膜的染料吸附去除率会随着溶液ph值的变化而有所降低，但最低去除率依然保持在86％以上。仿生海藻可吸附薄膜可用于吸附油中的少量水，乳液分离效率保持在94.30％-99.79％之间。仿生海藻可吸附薄膜具有极好的染料吸附去除率，乳液分离效率，吸水性和水溶性。因此，基于优异的染料去除率和乳液分离效率，仿生海藻可吸附薄膜可以大规模推广。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种简单、方便、可工业化生产的仿生海藻可吸附薄膜的方法，解决了吸附剂材料制备步骤繁杂、吸附能力差、实用性低的问题。普通的吸附剂材料，工艺复杂，染料去除率低，有毒有污染。本专利通过简单的方法制备了具有优异的染料去除率和乳液分离效率的仿生海藻可吸附薄膜，有利于大规模推广和制备。

2、实现本发明目的的技术方案是：具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

3、a.向去离子水溶液中加入羟丙基纤维素，羟丙基纤维素与去离子水的质量比为1:50，待其完全溶解形成羟丙基纤维素溶液；向羟丙基纤维素溶液中加入氯化锂粉末，氯化锂与羟丙基纤维素溶液的质量比为3:50，搅拌形成羟丙基纤维素和氯化锂的混合溶液，简称hpc-li溶液，用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节出ph值为8的hpc-li溶液；

4、b.向步骤a中最终得到的ph为8的hpc-li溶液中加入魔芋甘聚糖粉末，魔芋甘聚糖与hpc-li溶液的质量比为11:271，充分搅拌混合形成凝胶溶液，倒入培养皿中，静置10到20min，形成凝胶；

5、c.冷冻干燥24h后取出，用镊子撕下，保存待用。

6、作为优选，羟丙基纤维素在常温10℃-20℃环境下完全溶解于去离子水中，羟丙基纤维素溶于水易呈絮状浮在水面上，静置30min-60min待其完全溶解。

7、作为优选，向羟丙基纤维素溶液中加入氯化锂粉末，氯化锂与羟丙基纤维素溶液的质量比为3:50，搅拌均匀形成羟丙基纤维素和氯化锂的混合溶液，简称hpc-li溶液。

8、作为优选，用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节出ph值为8的hpc-li溶液。

9、作为优选，向ph为8的hpc-li溶液中加入魔芋甘聚糖粉末，魔芋甘聚糖与hpc-li溶液的质量比为11:271，充分搅拌混合形成凝胶溶液，倒入培养皿中，静置10min-20min。

10、作为优选，将凝胶溶液冷冻干燥24h后取出，用镊子撕下，保存待用。

11、与现有技术相比，本发明的优点在于：

12、1.工艺简单，原料易得，成本低廉,无毒无害；

13、2.制备的仿生海藻可吸附薄膜具有极好的染料去除率；

14、3.制备的仿生海藻可吸附薄膜具有良好的分散性、水溶性；

15、4.制备的仿生海藻可吸附薄膜具有良好的乳液分离效率；

16、5.该超滑表面水收集效率高、持久、可重复利用。

技术特征：

1.具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法，其特征在于：羟丙基纤维素在常温10℃-20℃环境下完全溶解于去离子水中，羟丙基纤维素溶于水易呈絮状浮在水面上，静置30min-60min待其完全溶解。

3.如权利要求1所述的具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法，其特征在于：向羟丙基纤维素溶液中加入氯化锂粉末，氯化锂与羟丙基纤维素溶液的质量比为3:50，搅拌均匀形成羟丙基纤维素和氯化锂的混合溶液，简称hpc-li溶液。

4.如权利要求1所述的具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法，其特征在于：用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节出ph值为8的hpc-li溶液。

5.如权利要求1所述的具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法，其特征在于：向ph为8的hpc-li溶液中加入魔芋甘聚糖粉末，魔芋甘聚糖与hpc-li溶液的质量比为11:271，充分搅拌混合形成凝胶溶液，倒入培养皿中，静置10min-20min。

6.如权利要求1所述的具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法，其特征在于：将凝胶溶液冷冻干燥24h后取出，用镊子撕下，保存待用。

技术总结
本发明属于亲水性凝胶薄膜制备领域，特别涉及具有染料吸附和乳液分离能力的仿生海藻可吸附薄膜的制备方法。包括凝胶前体溶液的配制、凝胶的冷冻干燥等步骤。制备的薄膜具有多孔结构，不仅可以吸附含染料的废水溶液中染料分子，可实现优异的染料去除率，还对乳液分离表现出良好的分离效率。仿生海藻可吸附薄膜由于具有极强的水溶性和亲水性，故可以在水溶性染料溶液中吸附染料后分散开来。常温下，该薄膜对亚甲基蓝溶液的染料去除率可达97.72％。同时，仿生可吸附薄膜对甲基橙和罗丹明6G染料溶液也具有较好的吸附能力。另外，该薄膜还可以用来吸附油中的少量水。基于优异的染料去除率和乳液分离效率，仿生海藻可吸附薄膜可以大规模推广。

技术研发人员：郭志光,杨晨,曾庆红,辛燕,杨付超,郑自建
受保护的技术使用者：湖北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14