以馬鈴薯淀粉為原料氧化、堿糊化及接枝聚合一鍋法制備吸附Ca²⁺離子樹脂的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以馬鈴薯淀粉為原料氧化、堿糊化及接枝聚合一鍋法制備吸附Ca2+離子樹脂的方法，其主要特征為:在50℃溫度下以30%的雙氧水氧化馬鈴薯淀粉，在室溫下加入氫氧化鈉溶液進(jìn)行糊化，然后加入制得的丙烯酸及其鈉鹽溶液及交聯(lián)劑溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下水浴加熱一鍋法合成吸附Ca2+離子樹脂，最佳產(chǎn)品在10mg/L的Ca2+溶液中最高吸附量達(dá)到36.338mg/g，在300mg/L的Ca2+溶液中最高吸附量為690.879mg/g。本發(fā)明吸附Ca2+離子樹脂的制備具有以下優(yōu)勢：雙氧水氧化馬鈴薯淀粉不需要經(jīng)過傳統(tǒng)的對氧化馬鈴薯淀粉分離、提純、洗滌，氧化之后的原料自身可以充當(dāng)引發(fā)劑，不需額外加入引發(fā)劑，同時(shí)所合成的吸附Ca2+離子樹脂具有較高的吸附量，所以本發(fā)明合成吸附Ca2+離子樹脂的工藝方法簡單，成本低，能有效的去除工業(yè)和生活廢水中的Ca2+離子,具有很好的應(yīng)用推廣前景。
【專利說明】
以馬鈴薯淀粉為原料氧化、堿糊化及接枝聚合一鍋法制備吸附Ga2+禹子樹脂的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于環(huán)境治理領(lǐng)域的功能高分子材料一吸附Ca2+離子樹脂的制備方法，特別是指以雙氧水、馬鈴薯淀粉、氫氧化鈉、丙烯酸為主要原料一鍋法制備吸附Ca2+離子樹脂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)水體中的鈣和鎂離子濃度過高時(shí)，會(huì)使水的硬度增大。長期飲用高硬度的水，會(huì)引起心血管、神經(jīng)、泌尿造血等系統(tǒng)的病變。水的硬度增大還會(huì)對我們的生活造成以下影響:沐浴時(shí)，頭發(fā)、皮膚常有干澀、發(fā)緊的感覺，傷害皮膚加速衰老；洗滌衣物時(shí)，浪費(fèi)洗滌劑，且衣物不易洗凈，洗后的衣物發(fā)脆發(fā)硬，并殘存有洗滌劑的味道;餐具、潔具上常常會(huì)出現(xiàn)水漬、斑點(diǎn)，需要經(jīng)常清洗，水池甚至墻壁上出現(xiàn)水垢等;熱水器隨著使用時(shí)間的增加而熱效率降低，這也是因?yàn)榉e存的水垢增加了，不僅浪費(fèi)能源(耗電)還形成了不安全隱患。
[0003]本申請首次將氧化堿糊化后的馬鈴薯淀粉與去除阻聚劑的丙烯酸及其鈉鹽一鍋法合成吸附Ca2+離子樹脂。本申請很好地省略了氧化馬鈴薯淀粉的分離、洗滌、烘干等步驟，并且不需要加入引發(fā)劑，針對Ca2+離子的吸附進(jìn)行合成條件及性能研究，所得吸附Ca2+離子樹脂。初始濃度為10mg/L時(shí)，最高吸附量達(dá)到36.338mg/g，當(dāng)Ca2+離子初始濃度為300Ca/L時(shí)，吸附量高達(dá)690.879mg/g。由于本發(fā)明工藝簡單，合成成本低，對Ca2+離子的吸附量高，因此具有很大的實(shí)用價(jià)值及應(yīng)用推廣前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種工藝簡單、合成成本低、對Ca2+離子吸附容量高的吸附Ca2+離子樹脂產(chǎn)品及其制備方法。
其方法及步驟如下:
(1).將馬鈴薯淀粉與去離子水按1:5的質(zhì)量比混合，加入馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.888倍的30%的過氧化氫并且在50°C條件下氧化1.5h;氧化完畢后稱取馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.25倍的氫氧化鈉，并以氫氧化鈉質(zhì)量4倍的水溶解，攪拌下將配制好的氫氧化鈉溶液滴加到上述氧化馬鈴薯淀粉溶液中；稱取馬鈴薯淀粉質(zhì)量7倍的丙烯酸，稱取丙烯酸質(zhì)量0.333倍的氫氧化鈉，并以氫氧化鈉質(zhì)量2.5倍的去離子水溶解氫氧化鈉，在冰水浴冷卻下用上述氫氧化鈉溶液中和丙烯酸制得丙烯酸及其鈉鹽溶液；
(2).將上述氧化堿糊化后的馬鈴薯淀粉與中和后的丙烯酸及其鈉鹽溶液充分混合，加入含有馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.0050倍的N，M-亞甲基雙丙烯酰胺做交聯(lián)劑，攪拌使之均勻，通入氮?dú)?，緩慢加熱，使反?yīng)體系溫度逐步升高，待聚合開始后，停止攪拌，繼續(xù)緩慢加熱，在90°C下保溫2h，經(jīng)烘干、粉碎即得吸附Ca2+離子樹脂。最佳產(chǎn)品Ig在1mg/!的Ca2+溶液中的最高吸附量達(dá)到36.338mg/g，在300mg/L的Ca2+溶液中的最高吸附量高達(dá)690.879mg/g。
[0005]如上所述，本發(fā)明中和丙烯酸所用的堿為氫氧化鈉、丙烯酸均去除阻聚劑后使用。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)明采用一鍋法制備吸附Ca2+離子樹脂，工藝簡單、易于操作；
(2)樹脂合成時(shí)無需加入引發(fā)劑即可聚合，不會(huì)引入雜質(zhì)，成本低；
(3)過氧化氫分解產(chǎn)物為水，無污染，同時(shí)產(chǎn)品對Ca2+離子吸附性能優(yōu)良；
附圖及附表說明
圖1是制備吸附Ca2+離子樹脂的工藝流程圖
圖2是丙烯酸中和度對Ca2+離子吸附量的影響
圖3是30%的過氧化氫用量對Ca2+離子吸附量的影響
圖4是交聯(lián)劑用量對Ca2+離子吸附量的影響
圖5是馬鈴薯淀粉與丙烯酸的配比對Ca2+離子吸附量的影響
圖6是初始濃度對Ca2+離子吸附量的影響
圖7是氧化溫度對Ca2+吸附量的影響
圖8是動(dòng)態(tài)時(shí)間對Ca2+吸附量的影響
圖9是正交因素表
圖10是正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果
【具體實(shí)施方式】
[0006]實(shí)施例1:稱取5g馬鈴薯淀粉與25ml去離子水在攪拌下混合均勻，加入4.0mL30%的雙氧水在50°C下氧化1.5h，將溫度降到室溫，攪拌下加入1.25g氫氧化鈉溶于5mL去離子水制得的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌0.5h;量取35g( 33.3ml)丙烯酸，稱取11.67g氫氧化鈉溶解于30ml去離子水制得氫氧化鈉溶液，用上述制得的氫氧化鈉溶液在冰水浴冷卻下中和丙烯酸制得丙烯酸及其鈉鹽溶液，將丙烯酸及其鈉鹽溶液與氧化馬鈴薯淀粉溶液充分混合均勻，加入10.0ml濃度為2.5mg/ml的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢加熱使體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開始后停止攪拌，在90°C下保溫2h，產(chǎn)物經(jīng)烘干、粉碎即得產(chǎn)品，由本實(shí)施例所制得的吸附Ca2+離子樹脂在10mg/L的Ca2+離子溶液中的吸附量為36.338mg/g。在300mg/L的Ca2+離子溶液中的吸附量為690.879mg/g。
[0007]實(shí)施例2:稱取5g馬鈴薯淀粉與25ml去離子水在攪拌下混合均勻，加入4.4mL30%的雙氧水在50°C下氧化1.5h，將溫度降到室溫，攪拌下加入1.25g氫氧化鈉溶于5mL去離子水制得的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌0.5h;量取35g(33.3ml)丙烯酸，稱取13.61g氫氧化鈉溶解于34ml去離子水制得氫氧化鈉溶液，用上述制得的氫氧化鈉溶液在冰水浴冷卻下中和丙烯酸制得丙烯酸及其鈉鹽溶液，將丙烯酸及其鈉鹽溶液與氧化馬鈴薯淀粉溶液充分混合均勻，加入9.6ml濃度為2.5mg/ml的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢加熱使體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開始后停止攪拌，在90°C下保溫2h，產(chǎn)物經(jīng)烘干、粉碎即得產(chǎn)品，由本實(shí)施例所制得的吸附Ca2 +離子樹脂在10mg/L的Ca2 +離子溶液中的吸附量為35.048mg/go
實(shí)施例3:稱取5g馬鈴薯淀粉與25ml去離子水在攪拌下混合均勻，加入4.4mL30%的雙氧水在50 0C下氧化1.5h，將溫度降到室溫，攪拌下加入1.25g氫氧化鈉溶于5mL去離子水制得的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌0.5h;量取30g( 28.6ml)丙烯酸，稱取8.333g氫氧化鈉溶解于
2Iml去離子水制得氫氧化鈉溶液，用上述制得的氫氧化鈉溶液在冰水浴冷卻下中和丙烯酸制得丙烯酸及其鈉鹽溶液，將丙烯酸及其鈉鹽溶液與氧化馬鈴薯淀粉溶液充分混合均勻，加入9.2ml濃度為2.5mg/ml的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢加熱使體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開始后停止攪拌，在90°C下保溫2h，產(chǎn)物經(jīng)烘干、粉碎即得產(chǎn)品，由本實(shí)施例所制得的吸附Ca2 +離子樹脂在10Cmg/L的Ca2 +離子溶液中的吸附量為33.360mg/go
【主權(quán)項(xiàng)】
1.以馬鈴薯淀粉為原料氧化、堿糊化及接枝聚合一鍋法制備吸附Ca2+離子樹脂的方法，其特征在于其方法及步驟為: (1).將馬鈴薯淀粉與去離子水按1:5的質(zhì)量比混合，加入馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.888倍的30%的過氧化氫并且在50°C條件下氧化1.5h;氧化完畢后稱取馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.25倍的氫氧化鈉，并以氫氧化鈉質(zhì)量4倍的水溶解，攪拌下將配制好的氫氧化鈉溶液滴加到上述氧化馬鈴薯淀粉溶液中；稱取馬鈴薯淀粉質(zhì)量7倍的丙烯酸，稱取丙烯酸質(zhì)量0.333倍的氫氧化鈉，并以氫氧化鈉質(zhì)量2.5倍的去離子水溶解氫氧化鈉，在冰水浴冷卻下用上述氫氧化鈉溶液中和丙烯酸制得丙烯酸及其鈉鹽溶液； (2).將上述氧化堿糊化后的馬鈴薯淀粉與中和后的丙烯酸及其鈉鹽溶液充分混合，加入含有馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.0050倍的N，M-亞甲基雙丙烯酰胺做交聯(lián)劑，攪拌使之均勻，通入氮?dú)?，緩慢加熱，使反?yīng)體系溫度逐步升高，待聚合開始后，停止攪拌，繼續(xù)緩慢加熱，在900C下保溫2h，經(jīng)烘干、粉碎即得吸附Ca2+離子樹脂。2.最佳產(chǎn)品Ig在1mg/!的Ca2+溶液中的最高吸附量達(dá)到36.338mg/g，在300mg/L的Ca2+溶液中的最高吸附量高達(dá)690.879mg/go3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述，各原料及其配比(按質(zhì)量比)為馬鈴薯淀粉:分散馬鈴薯淀粉的去離子水:糊化馬鈴薯淀粉用氫氧化鈉:溶解氫氧化鈉的去離子水:30%的過氧化氫:丙烯酸:中和丙烯酸用氫氧化鈉:溶解氫氧化鈉的去離子水:N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺=1:5:0.25:1: 0.888:7:2.333:5.833:0.0050。4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，丙烯酸溶液的密度為1.05g/mL。
【文檔編號(hào)】C08F222/38GK106008824SQ201610477556
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】溫國華, 馮凱, 劉力瑋, 王曉莉, 蘇日他拉圖, 丁將敏, 柳青, 陳超
【申請人】內(nèi)蒙古大學(xué)