本发明涉及污水处理，具体涉及一种高效抑菌改性壳聚糖-纳米铜复合凝胶及其制备方法。
背景技术：
1、水体中的微生物污染是指水体中存在的病原微生物(如细菌、寄生虫等)超过了环境质量指标，从而对人类健康和水生生态系统造成伤害。为了减轻对环境的影响，污水在排放前必须经过有效处理。
2、纳米铜对多种细菌、真菌、病毒等微生物都有抑制效果，与其他金属纳米粒子相比，纳米铜具有低毒性，对人类和环境的影响较小。然而，纳米铜粒子由于其高活性，容易发生团聚和氧化，从而失去抗菌活性，大大限制了其应用。
3、为了拓展纳米铜粒子应用领域，本发明提供一种以纳米铜和改性壳聚糖为抑菌剂的复合凝胶，能够提高纳米铜的分散性并减少其氧化，并通过改性壳聚糖和纳米铜的协同效果，使复合凝胶具有高效的抑菌性和良好的稳定性。
技术实现思路
1、现有技术中存在的问题是：纳米铜粒子具有较好的抑菌效果，但其在应用过程中的抗菌活性容易失效。针对上述问题，本发明提供一种高效抑菌改性壳聚糖-纳米铜复合凝胶，其以重量份数计，包括以下原料成分：
2、
3、所述聚乙烯醇-大豆分离蛋白溶液按照以下步骤制备：
4、将聚乙烯醇加入到蒸馏水中，之后置于80-95℃下的水浴中搅拌聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温后，得到pva溶液，之后将大豆分离蛋白加入到pva溶液中，搅拌混合均匀，得到聚乙烯醇-大豆分离蛋白溶液，所述聚乙烯醇在蒸馏水中的质量浓度是2％，所述大豆分离蛋白与聚乙烯醇的质量比是1:1，
5、改性壳聚糖溶液是将改性壳聚糖完全溶解到乙酸水溶液中形成的溶液，所述改性壳聚糖在乙酸水溶液中的质量浓度是2％，
6、所述乙酸水溶液的质量浓度是2％，
7、所述改性壳聚糖由硫酸化壳聚糖、磷酸化壳聚糖按照质量比1:1组成，
8、所述纳米铜粒子溶液的制备方法如下：
9、(1)将干燥后的蒲公英花朵用粉碎机粉碎，所获蒲公英花朵粉末过60目筛网备用，之后将蒲公英花朵粉末加入到质量浓度为80％乙醇水溶液中，于60℃下超声分散均匀，冷却至室温后，滤纸过滤，得到蒲公英花朵提取液，所述蒲公英花朵粉末在乙醇水溶液中的质量浓度是4％；
10、(2)将cuso4·5h2o溶于100ml去离子水中，得到质量浓度为10mg/ml的硫酸铜溶液，将步骤(1)所获蒲公英花提取液与硫酸铜溶液按体积比9:1混合，之后将反应体系置于80℃下的水浴中搅拌反应生成黑色沉淀，反应完成后，将反应体系的温度冷却至室温，得到纳米铜粒子溶液。
11、优选地，所述硫酸化壳聚糖的制备方法如下：
12、(1)将3-5g壳聚糖与5ml二氯乙酸以及50ml甲酰胺于50℃下混匀制得壳聚糖溶液；
13、(2)将10ml氯磺酸与50ml n,n二甲基酰胺混合均匀，于冰浴下保温1h后，得到磺化试剂；
14、(3)将壳聚糖溶液与磺化试剂按照体积比1:1混合均匀，于70℃下搅拌反应5-6h，反应结束后，反应液中加入无水乙醇进行沉淀，静置12h，过滤，所获固体产物经无水乙醇洗涤数次后，采用去离子水将其溶解，采用碳酸氢钠水溶液将溶液的ph调至中性，之后用透析带透析，冷冻干燥后得到白色固体，即为硫酸化壳聚糖。
15、优选地，所述碳酸氢钠水溶液的浓度是0.1-0.5m。
16、优选地，所述磷酸化壳聚糖的制备方法如下：
17、将3-5g壳聚糖均匀分散在甲磺酸中，然后缓慢加入2g五氧化二磷，然后将反应体系置于冰水混合物中1h，期间每隔5min搅拌一次，然后，反应液分别用乙醚、丙酮和甲醇依次洗涤3次，最后，经冷冻干燥，得到磷酸化壳聚糖，所述壳聚糖与甲磺酸的质量体积比是1:7。
18、优选地，所述高效抑菌改性壳聚糖-纳米铜复合凝胶的制备方法包括以下步骤：
19、按照配方量，将聚乙烯醇-大豆分离蛋白溶液与改性壳聚糖溶液混合均匀，边搅拌边加入纳米铜粒子溶液，混合均匀后，在混合溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后，加入戊二醛，继续搅拌直至凝胶形成，即得高效抑菌改性壳聚糖-纳米铜复合凝胶。
20、本发明具有如下有益效果：
21、(1)本发明所获复合凝胶以聚乙烯醇和大豆蛋白为载体，具有良好的生物相容性和可降解性，减少了对环境的影响，同时聚乙烯醇和大豆分离蛋白都可以作为分散剂，帮助纳米铜颗粒均匀分散在凝胶基质中，减少颗粒间的聚集和沉降，从而提高纳米铜的稳定性，使复合凝胶发挥优秀的抑菌效果；
22、(2)本发明对壳聚糖分子结构中的c-6位置进行化学修饰，显著改善了所获改性壳聚糖(包括磷酸化壳聚糖和硫酸化壳聚糖)的水溶性和分散性，所获改性壳聚糖作为纳米铜粒子的协同抗菌剂，进一步提高了复合凝胶抗菌性能；
23、(3)本发明以药品加工废弃蒲公英作为绿色原位还原剂，具有成本低廉、环境友好等优点；
24、(4)本发明改性壳聚糖溶液中的改性壳聚糖，其结构中的氨基和羟基等活性基团可以与纳米铜粒子形成稳定的配位键，这种键合作用可以大大提升了纳米铜粒子的分散性和稳定性，进一步提高了复合凝胶的抑菌效果和抑菌稳定性。
1.一种高效抑菌改性壳聚糖-纳米铜复合凝胶，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料成分：
2.根据权利要求1所述的一种高效抑菌改性壳聚糖-纳米铜复合凝胶，其特征在于，所述硫酸化壳聚糖的制备方法如下：
3.根据权利要求2所述的一种高效抑菌改性壳聚糖-纳米铜复合凝胶，其特征在于，所述碳酸氢钠水溶液的浓度是0.1-0.5m。
4.根据权利要求1所述的一种高效抑菌改性壳聚糖-纳米铜复合凝胶，其特征在于，所述磷酸化壳聚糖的制备方法如下：
5.根据权利要求1所述的一种高效抑菌改性壳聚糖-纳米铜复合凝胶，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
