多酚修饰海藻酸盐气凝胶的制备方法及应用

专利2026-07-05  11


本发明涉及一种凝胶的制备方法,具体涉及一种多酚修饰海藻酸盐气凝胶的制备方法及应用。


背景技术:

1、贫铀(depleted uranium, du)是在核燃料铀浓缩过程中产生的副产品,它含有较低的铀-235同位素浓度,但相对于自然界中的铀矿石而言,其铀-238同位素比例较高,因此既具有化学毒性,也具有放射性毒性。水体中的铀来源很多,贫铀武器的应用、核武器的试验、核电站放射性废物的排放等都有可能对水体造成铀污染。当贫铀通过食物或水进入人体,可以长期滞留在肾脏、骨骼及其他组织中,造成 “内照射”,不仅会因为其放射性直接损伤细胞,导致dna损伤、细胞突变甚至癌症,还可能因为贫铀的化学毒性引起局部组织炎症、纤维化等严重健康问题。目前对于含铀废水的处理方法通常有:混凝沉淀法、吸附法、蒸发浓缩法、萃取法等。吸附法、萃取法、蒸发浓缩法方法有效,铀去除率高,但是价格昂贵,不利于大规模使用。混凝沉淀法处理简单,成本较低,但是铀去除率不达标,需要进一步处理,沉淀产物也需二次处理。因此,寻求制备工艺简单,价格低廉,去除效率高的处理放射性去污废液中的贫铀是一个亟需解决的问题。

2、海藻酸钠是一种源自自然的、长链多糖类化合物,其独特的分子结构主要由古洛糖醛酸和甘露糖醛酸交替或随机排列而成。在适宜且稳定的条件下,当向海藻酸钠溶液中加入二价阳离子(如钙离子、铜离子等)时,这些离子能与海藻酸钠分子中的羧基发生交联作用,迅速形成稳定的水凝胶。海藻酸钠水凝胶因其多种独特的物理化学特性而广泛应用于生物医药、食品工业、环境保护及农业等多个领域。这些特性包括生物相容性、低毒、价格低廉、高吸附容量以及温和的凝胶条件等。海藻酸钠在多个领域展现出广阔的应用前景。

3、单宁酸是一种源自植物的多酚类化合物,其分子结构中富含多酚羟基,能与多种金属离子进行静电吸引和络合作用的能力。重金属污染是当前环境领域面临的一大挑战,而单宁酸与金属离子的强络合能力为开发高效的重金属吸附材料提供了可能。实验结果显示,含有单宁酸的明胶复合材料对多种重金属离子(如铅、镉、铜等)表现出优异的吸附性能,这主要归功于单宁酸分子中的多酚羟基与重金属离子之间的强相互作用。单宁酸与明胶的复合不仅提升了明胶材料的物理性能,还赋予了其新的环境应用功能,特别是在重金属污染治理方面展现出良好的前景。这一研究成果为开发新型环保材料、应对环境污染问题提供了新的思路和方法。


技术实现思路

1、本发明提供一种多酚修饰海藻酸盐气凝胶的制备方法及应用,为吸附放射性去污废液中贫铀提供了一种新的方法。

2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

3、多酚修饰海藻酸盐气凝胶的制备方法,具体取海藻酸钠加入纯水中,低速搅拌,加入多酚以及交联剂,搅拌,均质2分钟;加入葡萄糖酸内酯,搅拌,均质1分钟,静止12小时,超临界二氧化碳干燥,制得气凝胶。

4、所述海藻酸钠与纯水质量之比为1:50。

5、所述多酚与海藻酸钠质量比为2:1。

6、所述葡萄糖酸内酯与海藻酸钠质量比为1:2。

7、所述交联剂的质量百分比浓度为0.5%。

8、所述多酚为单宁酸、没食子酸的一种或几种。

9、所述交联剂选自碳酸钙,氯化钙的任一种。

10、所述搅拌采用机械搅拌,其搅拌的速率为500转/分,搅拌时间为2小时。

11、所述均质采用高速均质乳化剂,其转速为10000 转/分。

12、上述方法制备的多酚修饰海藻酸盐气凝胶在吸附放射性去污废液中贫铀中的应用。

13、本发明的有益效果:

14、采用本发明所述方法制得的多酚修饰海藻酸盐气凝胶,通过海藻酸钠与钙离子、单宁酸的交联作用,形成稳定凝胶。单宁酸与海藻酸钠之间的交联作用能够改善气凝胶的热稳定性,提高气凝胶的溶胀率。葡萄糖酸内酯作为稳定和凝固剂,在气凝胶稳定性中发挥着积极作用。多酚修饰海藻酸盐气凝胶的溶胀特性以及单宁酸与金属离子的强络合能力使其在放射性去污废液中吸附贫铀具有显著效果。该材料良好的吸附性能为解决放射性去污废液的净化问题提供新的途径,在处理放射性去污废液中的核素具有一定的实际应用价值。本发明所述方法在常温常压下制备而成,原材料经济易得,成品无毒无害且对环境友好,便于大规模应用。

15、申请人实验验证,单宁酸、海藻酸钠和葡萄糖酸内酯等通过ca2+发生交联反应,多酚修饰海藻酸盐气凝胶对放射性去污废液中的du(ⅵ)去除率为82.63%。



技术特征:

1.一种多酚修饰海藻酸盐气凝胶的制备方法,其特征在于:取海藻酸钠加入纯水中,低速搅拌,加入多酚以及交联剂,搅拌,均质2分钟;加入葡萄糖酸内酯,搅拌,均质1分钟,静止12小时,超临界二氧化碳干燥,制得气凝胶。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述海藻酸钠与纯水质量之比为1:50。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:多酚与海藻酸钠质量比为2:1。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述葡萄糖酸内酯与海藻酸钠质量比为1:2。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述交联剂的质量百分比浓度为0.5%。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述多酚为单宁酸、没食子酸的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:交联剂选自碳酸钙,氯化钙的任一种。

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述搅拌采用机械搅拌,其搅拌的速率为500转/分,搅拌时间为2小时。

9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述均质采用高速均质乳化剂,其转速为10000 转/分。

10.根据权利要求1-9任一所述方法制备的多酚修饰海藻酸盐气凝胶在制备吸附放射性去污废液中贫铀的吸附剂中的应用。


技术总结
本发明涉及一种多酚修饰海藻酸盐气凝胶的制备方法及应用,该方法是取海藻酸钠加入纯水中,低速搅拌,加入多酚以及交联剂,搅拌,均质2分钟;加入葡萄糖酸内酯,搅拌,均质1分钟,静止12小时,超临界二氧化碳干燥,制得气凝胶。

技术研发人员:李娟,冉永红,贺莹娟,李文润,李勇,赵雅贞,郝玉徽
受保护的技术使用者:中国人民解放军陆军军医大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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