用于重金属废水处理的壳聚糖微球微流控一步合成法_2

文档序号:9926563阅读:来源:国知局
12小时以上的缩水处理,大大缩短颗粒成型时间;将交联固化后壳聚糖颗粒上的油相清洗干净,然后直接烘干,即可得到壳聚糖微球。
[0029]本发明提供了一种用于重金属废水处理的壳聚糖微球微流控一步合成法,该方法包括以下步骤:
[0030]a.配制壳聚糖水溶液作为分散相;
[0031]b.配制加入一定比例交联剂的油相作为连续相;
[0032]c.将连续相与分散相通入微流控芯片进行剪切,形成壳聚糖液滴,并交联固化;以及
[0033]d.将交联固化的壳聚糖颗粒进行清洗后,烘干即可得到壳聚糖微球。
[0034]较佳地,在所述壳聚糖水溶液中,壳聚糖所占的比例为2-4重量%。所述壳聚糖采用医用壳聚糖,其白色粉末状,粘度为50-200mPa.s。
[0035]较佳地,所述壳聚糖水溶液还包含2-4重量%的乙酸,用于溶解壳聚糖。在配制所述壳聚糖水溶液时,壳聚糖的用量不宜大于乙酸的用量。
[0036]较佳地,所述连续相为正辛烷、司班和交联剂的混合溶液,或者液体石蜡、石油醚、司班和交联剂的混合溶液。传统的连续相制备方法为正辛烷与司班的混合溶液,或者液体石蜡、石油醚与司班的混合溶液,这两种溶液体系较为常见,工艺成熟,但对于组分的比例分配则较难统一起来,这跟所用试剂本身的差异及仪器设备、配制溶液时的误差都有关系。
[0037]在本发明中,所述连续相中加入的司班用于粘度调节。司班所占比例越大,则连续相的粘度越大。而粘度调节的必要性在于,微流控剪切造粒基于分散相与连续相的粘度差与流速差。在一定范围内,粘度差越大,剪切越快,造粒速度也越快,如果达不到临界剪切所需的粘度比,就无法剪切成为液滴。
[0038]较佳地,当所述连续相为正辛烷、司班和交联剂的混合溶液时,司班所占比例为2-4重量%,交联剂所占比例为0.5-2重量%,正辛烷占据剩余比例。由于正辛烷在常温下为液体,因此在量取正辛烷时要跟据其密度得出所需体积。
[0039]较佳地,当所述连续相为正辛烷、司班和交联剂的混合溶液时,交联剂可选用戊二醛、乙二醇二缩水甘油醚或环氧氯丙烷。最常见的交联剂为戊二醛,但戊二醛在与壳聚糖发生交联固化时,会消耗壳聚糖上的氨基,对壳聚糖的性能产生一定影响。
[0040]较佳地,当所述连续相为液体石蜡、石油醚、司班和交联剂的混合溶液时,液体石蜡与石油醚的体积比为7:5,司班所占比例为2-4重量%,交联剂所占比例为司班所占比例的 10-50 %。
[0041]较佳地,当所述连续相为液体石蜡、石油醚、司班和交联剂的混合溶液时,交联剂选用戊二醛的甲苯饱和溶液。
[0042]在本发明中,所述交联剂用于壳聚糖的交联固化,交联反应主要是醛基和氨基生成席夫碱,其次是醛基与羟基的反应。交联后产物不溶于稀酸,在水溶液中性能稳定。
[0043]较佳地,所述微流控芯片采用聚焦流通道形式。微流控设备的通道形式有阶梯状、交错流动状、流动聚集状等,本发明方法中的微流控芯片采用聚焦流通道形式,简单方便,易于加工。
[0044]较佳地,所述微流控芯片采用亲油材料加工而成。常见的微流控芯片材料有毛细玻璃管、聚甲基丙烯酸甲酯等。采用毛细玻璃管材料的微流控设备,造粒更加均匀,颗粒大小稳定,但是加工困难,往往大部分时间都花费在设计加工方面,对于微流控造粒来说,耗时耗力。采用聚甲基丙烯酸甲酯材料加工微流控芯片,设计方便,易于切割,芯片制造较为方便,省时省力,本发明方法采用的是聚甲基丙烯酸甲酯材料加工而成的芯片。
[0045]较佳地,所述微流控芯片使用3层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料制备。即,按想要的微通道形貌,选择在中间层PMMA材料上应用激光完全刻透,再在其上和其下分别盖上一层仅打孔的PMMA材料,最后这3层PMMA材料通过热压封合制得微流控芯片。为节省材料与加工时间,也可采用2层聚甲基丙烯酸甲酯材料制备微流控芯片,即在下层聚甲基丙烯酸甲酯材料表面应用激光雕刻铣出想要的微通道,再在其上盖上一层仅打孔的聚甲基丙烯酸甲酯材料,最后通过热压封合制得微流控芯片。本发明方法中使用的3层聚甲基丙烯酸甲酯材料制备的芯片,微通道光滑,热压成型时微通道变形小,制备过程不出现微通道堵塞的现象。
[0046]较佳地,所述的剪切为连续相剪切分散相,连续相与分散相的流速比为3:1-10:1。本发明方法用于制备壳聚糖微球,所采用的分散相为壳聚糖水溶液,使用连续相剪切分散相,方可得到所需的壳聚糖液滴。剪切的发生基于连续相与分散相的粘度差以及流速比。流速比过大,分散相会被连续相的脉冲压力堵在通道内无法流出,而流速比过小,分散相的壳聚糖水溶液无法被连续相剪切成小液滴,而是成一股细流在通道内流过,剪切失败。
[0047]较佳地,所述剪切发生的场所为微流控芯片的十字通道内。微流控芯片采用的聚焦流形式通道,即在芯片中间位置有十字通道,一个通道为分散相入口通道,两个对称通道为连续相入口通道,另外一个与分散相入口通道相对称的为液滴出口通道。如果剪切发生在十字通道外,则小液滴由于失去十字通道尺寸的限制,剪切成的液滴尺寸随机变化,导致最后生成的壳聚糖微球大小不稳定。本发明方法制备壳聚糖微球,剪切发生的场所为微流控芯片十字通道内,制备的微球大小稳定,粒径均匀。
[0048]较佳地,所述壳聚糖液滴生成30-60分钟后即可进行清洗。壳聚糖液滴生成后会持续与连续相中的交联剂发生交联反应,如不及时清洗,壳聚糖上的基团会因持续反应而丢失,影响其性能。常见的处理方法为将交联固化后的壳聚糖颗粒放入正辛烷中浸泡,并加入辛醇缩水,将以一定比例辛醇加入的正辛烷称为接收相。在接收相中的时间较长,一般为12小时以上。本发明方法直接将交联固化后的壳聚糖颗粒进行清洗,减掉接收相环节,大大缩短颗粒成型时间。
[0049]较佳地,所述对壳聚糖液滴进行清洗时采用乙醇水溶液,该乙醇水溶液中乙醇所占比例为10-30重量%。壳聚糖颗粒在生成过程中,一直浸泡在连续相中进行交联,油性较大,采用乙醇水溶液进行清洗,可轻松除去壳聚糖颗粒上的油相,最后制成的颗粒不会发生粘连。常见的丙酮-乙醇溶液体系虽然也被用于壳聚糖微粒的清洗,但丙酮的获取较为困难,且容易造成浪费,增加造粒的经济成本。
[0050]较佳地,所述烘干温度为40-60°C,烘干时间为10-12小时。
[0051 ] 以下参看附图。
[0052]图1是根据本发明的一个实施方式的壳聚糖微球图。如图1所示,微球的平均粒径为590ym,CV(粒径偏差)值小于5%。
[0053]图2是根据本发明的一个实施方式的微流控芯片图。如图2所示,所述微流控芯片包括I个分散相入口,2个连续相入口,I个十字通到和I个出口 ;所述微流控芯片长为5厘米,宽为5厘米,厚度为3毫米,十字通道的宽度为I毫米,长度为3毫米,芯片材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
[0054]本发明的主要优点在于:
[0055]壳聚糖微球的制备流程被缩短,方法简单,操作方便,并通过合并水浴固化液与连续相减少了试剂浪费,将接收相环节减掉大大缩短颗粒成型时间,并以乙醇水溶液清洗的方式代替丙酮-乙醇溶液体系,在达到清洗效果的同时降低生产成本,造粒速度被大大加快,省时省力,经济效益好,造粒效率高,壳聚糖微球用于废水处理,吸附效果好,吸附能力尚O
[0056]实施例
[0057]下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是,应该明白,这些实施例仅用于说明本发明而不构成
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1