一种连续法制备cmc/go复合水凝胶微球的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理和药物缓释领域，尤其涉及一种既能吸附有机染料又能吸附重金属离子的CMC/G0复合水凝胶微球的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，石油化工产业的迅猛发展产生了大量的工业废水，其中含有大量的酸、碱、盐、有机溶剂、有毒染料和重金属离子等，对生态环境和人类的健康构成了巨大威胁。为解决上述问题，科研工作者们将目光投向了天然高分子材料，因其具有良好的生物相容性且无毒副作用，更重要的是，它们是可再生资源。在石化资源日益枯竭、环境污染越发严重的今天，天然高分子材料在水处理方面的优势逐渐突显出来。
[0003]纤维素是自然界中含量最丰富的一种天然高分子材料，由其所制备的水凝胶经常应用于生物医药领域。然而，由于该类水凝胶缺少活性基团，使其对污染物的吸附性能较差，吸附速率较低。为了改善上述状况，一些研究人员通过将纤维素衍生物与无机物复合来提高其性能。如中国专利CN104801286A公开了羟丙基纤维素/GO复合水凝胶的制备方法及其应用，其发明的8 wt%G0的复合水凝胶对亚甲基蓝(MB)的最大吸附量为12 mg/g，较纯的羟丙基纤维素水凝胶的3 mg/g提高了300%。尽管如此，该类水凝胶还存在对污染物吸附种类单一、难以规模化生产的问题，如文献和中国专利:Journal of Applied PolymerScience, 22,41101; Water Res, 2004，38，2643-2650; CN104437410A。而工业废水中的污染物含量较为复杂，除有机染料外，还有重金属离子等。因此，开发一种能够吸附多种污染物(包括有机染料和重金属离子)的广谱型吸附剂是该领域的一大挑战。
[0004]另一方面，喷雾干燥就是将料液经雾化器雾化成小液滴，并通过与热气体直接接触得到粉末的一个干燥过程。所喷液体可以是乳浊液或者悬浮液，也可以是熔融液。控制合适的条件，可将产品制成粉末、颗粒或空心球。相比其他制备微球的方法，喷雾干燥的优势很突出:操作简便，条件易控制;干燥室有一定的负压，保证了干燥环境的清洁，产品不会有污染，产品的纯度和质量较高;有利于大规模连续化生产，生产效率高。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种具有简单易操作，无需有机溶剂，也不需要乳化剂，所得产品的纯度和质量较高，所得到的水凝胶微球对有机染料和重金属离子具有优异的吸附性能的CMC/G0复合水凝胶微球的方法。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
一种连续法制备CMC/G0复合水凝胶微球的方法，包括如下步骤:
(1)将Hmiimers法所制备的氧化石墨稀分散于去离子水中，超声剥离，得到GO的悬浮液；
(2)将CMC溶于去离子水中，60° C下恒温搅拌，得到CMC水溶液；
(3)将CA溶于去离子水中，得到CA水溶液；
(4)步骤I中的GO悬浮液，步骤2中的CMC水溶液和步骤3中的CA水溶液进行溶液共混，制备出CMC/GO/CA混合物；
(5 )将步骤4中的CMC/GO/CA的混合物通过喷雾干燥机制备出CMC/GO复合水凝胶微球。
[0007 ]所述步骤I中GO水溶液的质量浓度为2/ (I?1 ) g/L。
[0008]所述步骤2中CMC水溶液的质量浓度为3/ (I?1 ) g/L。
[0009 ]所述步骤3中CA水溶液的质量浓度为3/ (I?1 ) g/L。
[0010] 所述步骤4中CMC/G0水溶液中CMC: GO: CA的质量比为I?1:1?100:1?50;
利用喷雾干燥法制备复合水凝胶微球，在喷雾干燥过程中发生化学反应形成交联;所述步骤5中喷雾干燥参数设置，进口温度70?150 °C、进样量10?80%、空气流量10?80%;
所制备的水凝胶微球能够用于工业废水中有机染料和重金属离子的吸附和药物的缓释释放。
[0011 ]积极有益效果:本发明通过喷雾干燥法制备CMC/G0复合水凝胶微球该方法具有简单易操作，无需有机溶剂，也不需要乳化剂，所得产品的纯度和质量较高，本发明引入比表面积大且带有多官能团的G0，具有良好的溶胀性能，提高了产品对染料的吸附能力;本发明的CMC/G0复合水凝胶微球对有机染料(MB和Eosin Y)和重金属离子具有优异的吸附性能，其最大吸附量分别为66 mg/g(伊红Y)、120 mg/g(Cr6+)。同时，该复合微球还可用作缓释药物载;本发明的CMC/G0复合水凝胶微球对多种重金属。本发明通过喷雾干燥制备CMC/G0复合水凝胶微球，工艺简单，适用于工业化大规模生产，在广谱型吸附剂和缓释药物载体方面具有良好的市场应用前景。
【附图说明】
[0012 ]图1为本发明实施例1所制备的CMC/G0复合水凝胶微球的在喷雾干燥前后的傅里叶变换红外(FT-1R)光谱图；
图2为本发明实施例1所制备的CMC/G0复合水凝胶微球的扫描电镜(SEM)图；
图3为本发明实施例1所制备的CMC/G0复合水凝胶微球对有机染料MB (阳离子型染料)和Eosin Y(阴离子型染料)以及金属离子Cu2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+的吸附量的直方图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及具体实施例，对本发明做进一步的说明:
一种连续法制备CMC/G0复合水凝胶微球的方法，包括如下步骤:
(1)将Hmiimers法所制备的氧化石墨稀分散于去离子水中，超声剥离，得到GO的悬浮液；
(2)将CMC溶于去离子水中，60° C下恒温搅拌，得到CMC水溶液；
(3)将CA溶于去离子水中，得到CA水溶液；
(4)步骤I中的GO悬浮液，步骤2中的CMC水溶液和步骤3中的CA水溶液进行溶液共混，制备出CMC/G0/CA混合物；
(5 )将步骤4中的CMC/G0/CA的混合物通过喷雾干燥机制备出CMC/G0复合水凝胶微球。
[0014]所述步骤I中GO水溶液的质量浓度为2/(I?1 ) g/L。
[0015]所述步骤2中CMC水溶液的质量浓度为3/(I?1)g/L。
[0016]所述步骤3中CA水溶液的质量浓度为3/(I?1 ) g/L。
[0017]所述步骤4中CMC/G0水溶液中CMC: GO: CA的质量比为I?1:1?100:1?50; 利用喷雾干燥法制备复合水凝胶微球，在喷雾干燥过程中发生化学反应形成交联;所述步骤5中喷雾干燥参数设置，进口温度70?150 °C、进样量10?80%、空气流量10?80%;
所制备的水凝胶微球能够用于工业废水中有机染料和重金属离子的吸附和药物的缓释释放。
[0018]实施例1
本实施例首先按如下步骤制备CMC/G0复合水凝胶微球:
(1)制备CMC/G0/CA混合溶液
将Hummers法所制备的氧化石墨超声剥离分散于去离子水中，