甲醛预交联壳聚糖微球高效选择性回收金离子的机理与性能研究

本文创新性地采用甲醛预交联策略制备交联壳聚糖微球（CTS-GA），通过可逆保护胺基活性位点显著提升对Au(III)的吸附容量（614.08 mg/g）和酸性稳定性。研究证实CTS-GA在pH=2时通过质子化胺基（-NH3+）静电吸附AuCl4?并实现金离子还原为Au(0)，在实际浸出液中对金回收率高达96.56%，为稀缺资源绿色回收提供新材料。

　　

亮点

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  甲醛预交联策略可逆保护壳聚糖胺基活性位点
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  CTS-GA对Au(III)吸附容量达614.08 mg/g（pH=2）
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  胺基质子化驱动AuCl₄^?静电吸附与配位还原协同机制
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  实际矿物浸出液中金回收率96.56%（初始浓度15.97 mg/L）

试剂

壳聚糖粉末（脱乙酰度≥95%）、液体石蜡（分析纯99%）、戊二醛（25%水溶液）购自上海麦克林生化试剂公司。盐酸（36-38%）来自世纪科博技术开发公司，乙酸（分析纯）购自国药集团化学试剂有限公司，Span-80、甲醛溶液（分析纯）、氢氧化钠（分析纯颗粒状）、氯金酸三水合物（HAuCl₄·3H₂O纯度≥99.9%）、N-氯代琥珀酰亚胺（NCS, 98%）均采购自商业供应商。

交联壳聚糖微球的结构、形貌与组成

图2a展示了壳聚糖（CTS）、甲醛预交联壳聚糖（F-CTS）、戊二醛交联壳聚糖（F-CTS-GA）及CTS-GA的红外光谱。CTS在3430 cm^-1处的特征峰归因于-OH和-NH的伸缩振动，2930 cm^-1和2985 cm^-1处的峰来自-CH振动。F-CTS在1570 cm^-1处出现亚胺键特征峰，表明胺基与甲醛发生反应。此外，-OH和-NH的伸缩振动峰发生位移，印证了预交联过程中分子间相互作用的重构。

结论

本研究通过乳液聚合法合成交联壳聚糖微球，并评估其回收Au(III)的性能。利用壳聚糖胺基与甲醛醛基的希夫碱反应进行预交联，可逆占据胺基位点从而保留其活性，显著提升CTS-GA吸附容量。吸附过程以化学吸附为主导，涉及静电吸引、配位络合与氧化还原多重机制，为从复杂浸出液中选择性回收金提供了高效稳定的生物吸附剂方案。