專利名稱：以離子液體為溶劑制備纖維素/膠原生物吸附劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及ー種直接利用纖維素、膠原制備纖維素/膠原球形生物吸附劑的方法。
背景技術(shù)：
纖維素是自然界來源最豐富的天然高分子材料，備受關(guān)注。纖維素基球形吸附劑由于具有獨特的骨架結(jié)構(gòu)，并且具有重金屬離子結(jié)合位點-0H，疏松和親水性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，表面積大，通透性能和水力學(xué)性能好等優(yōu)點，適合于床式吸附處理的需要，成為研究的熱點。但是纖維素球形吸附劑對重金屬離子的吸附強度較弱，因而很多人將其改性后再對重金屬離子進行吸附。
膠原廣泛存在于動物的皮膚、肌腱、軟骨及其它結(jié)締組織中。膠原中富含-0H，-NH2等重金屬的結(jié)合位點，但是膠原的強度等機械性能很差。因而考慮將纖維素與膠原混溶制備球形生物吸附劑，纖維素與膠原間形成氫鍵作用，使其機械性能得到改善。制備球形生物吸附劑的過程通常需要先溶解，傳統(tǒng)的溶解過程存在很多環(huán)境污染問題。纖維素的溶解過程通常可在下列體系中完成l)Na0H/CS2溶劑體系；2)銅氨溶液；3)胺氧化合物系列等。但是，制備過程中存在著廢堿、廢酸、易被氧化、纖維素降解以及廢有機溶劑排放等問題。豬皮膠原的傳統(tǒng)提取方法1)酸法；2)堿法；3)酶法。酸法和堿法會產(chǎn)生大量的廢液，嚴(yán)重污染了環(huán)境，對環(huán)境造成了二次污染；酶法單獨使用時反應(yīng)過程很慢。此外，這些方法都具有處理步驟多，污染嚴(yán)重，且易造成膠原纖維降解。目前離子液體是ー類極具有應(yīng)用前景的緑色溶劑，以其強極性、不揮發(fā)，對水、空氣穩(wěn)定和對無機、有機化合物以及高分子材料具有良好的溶解性而廣泛應(yīng)用于電化學(xué)、有機合成、化工分離、材料制備等領(lǐng)域，用于代替易揮發(fā)的有機溶剤。因而，選用離子液體為溶劑來溶纖維素和膠原，制備球形生物吸附劑，能夠解決上述問題，對環(huán)境更加友好。而且，在制備過程中，由于離子液體為纖維素和膠原的良好溶剤，可以使得纖維素和膠原達(dá)到分子級的混合水平，兩者在析出劑中同時析出，所形成復(fù)合體的組成分布均勻，極大地提高了復(fù)合體對重金屬離子的吸附能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是直接利用纖維素、膠原制備纖維素/膠原球形生物吸附劑的方法，通過用離子液體作為溶劑，制備不同質(zhì)量比的纖維素/膠原混溶溶液，用注射成球法滴入析出劑中得復(fù)合凝膠球，空氣中干燥即可得到球形生物吸附劑。此方法利用纖維素和膠原為原料，簡單可控，條件較為溫和，適合規(guī)模化生產(chǎn)。本發(fā)明的具體方案如下將纖維素與離子液體混合，加熱至100°C，機械攪拌，氮氣保護下反應(yīng)12小時，然后升溫至一定溫度下，將一定量的膠原加入到溶液中，反應(yīng)I小時后，用注射成球法滴入析出劑中得復(fù)合凝膠球，空氣中干燥即可得到此球形生物吸附劑材料。其中所述的溫度為100°C 150°C ;所述的質(zhì)量比為12 : I I : I ;所述的析出劑體積為溶液體積的10倍。所述的離子液體為[Emim]Cl,[Amim]Cl, [Bmim]Cl, [Emim]OAc 中的一種；所述的成球針頭內(nèi)徑為0. 3mm I. Omm的ー種；所述的成球方法為注射成球，懸浮聚合中的ー種；所述的析出劑為甲醇，こ醇，去離子水中的ー種； 本發(fā)明所述的其它溶液均采用常規(guī)的方法配制而成。本發(fā)明具有以下有益效果I、采用纖維素、豬皮等廢皮革做原料，來源廣泛，不僅經(jīng)濟，而且更加環(huán)保，適合規(guī)?；a(chǎn)；2、反應(yīng)過程簡單、溫和、可控，克服了采用傳統(tǒng)的酸、堿及有機溶劑制備此材料時需要排放大量污染液的弊端，更加符合節(jié)能減排的要求；3、離子液體溶劑經(jīng)處理后可循環(huán)使用，利用率更高；4、通過改變成球條件可控制球形生物吸附劑粒徑的大小。附表說明圖I圖2纖維素/膠原生物吸附劑的光學(xué)顯微鏡照片圖3圖4纖維素/膠原生物吸附劑的掃描電子顯微鏡照片
具體實施例方式實施例I①向反應(yīng)器中加入離子液體[Emim]Cl，升溫至100°C，加入12%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的纖維素，機械攪拌，氮氣保護，反應(yīng)12小時；②維持溫度在100°C不變，向溶液中加入膠原，并使纖維素與膠原的質(zhì)量比為12 I，反應(yīng)時間I小時；③用內(nèi)徑為I. Omm的針頭注射成球滴入甲醇中；④空氣中干燥，備用。⑤纖維素/膠原生物吸附對廢水中金屬離子吸附效果見表I表I
權(quán)利要求
1.ー種基于咪唑型離子液體溶劑體系，制備纖維素/膠原復(fù)合球形生物吸附劑的方法，其特征在于首先，在100°C條件下，以離子液體為溶劑將纖維素溶解；然后升至一定溫度下(100°C 150°C )，向纖維素溶液中加入一定量膠原原料(來源于動物皮革)，溶解Ih后，制得纖維素/膠原/離子液體混合溶液，用注射成球法滴入析出劑中得到復(fù)合凝膠球，將制得的凝膠球在空氣中干燥，即可獲得纖維素/膠原復(fù)合球型吸附劑。所述的纖維素/膠原質(zhì)量比為12 : I I : I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于咪唑型離子液體為溶劑體系制備纖維素/膠原復(fù)合球形生物吸附劑的方法，其特征在于，所述的離子液體為I-こ基，3-甲基咪唑氯鹽([Emim]Cl)，I- 丁基,3-甲基咪唑氯鹽([Bmim] Cl)、I-烯丙基，3-甲基咪唑氯鹽([Amim] Cl)，I-乙基，3-甲基咪唑こ酸鎗鹽([Emim]OAc)中的ー種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于咪唑型離子液體為溶劑體系制備纖維素/膠原復(fù)合球形生物吸附劑的方法，其特征在于，所述的擠出法所用的擠出管內(nèi)徑為0. 3 I. Omm的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種直接利用纖維素、膠原制備纖維素/膠原球形生物吸附劑的方法，其特征在于，所述的成球方法為擠球，懸浮聚合中的ー種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種直接利用纖維素和動物皮革制備纖維素/膠原復(fù)合球型吸附劑的方法，其特征在于，所述的析出劑為甲醇、こ醇和去離子水中的ー種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于咪唑型離子液體為溶劑，制備纖維素/膠原復(fù)合球型生物吸附劑的方法。以微晶纖維素和動物皮革為原料，以咪唑型離子液體為直接溶劑，首先在100～150℃下制得纖維素/膠原質(zhì)量比12∶1～1∶1的溶液，溶質(zhì)在離子液體中含量為2％～13％，然后將溶液經(jīng)注射成球法滴入析出劑中得復(fù)合凝膠球，制得的凝膠球在空氣中干燥，即可獲得纖維素/膠原復(fù)合球型吸附劑。這種復(fù)合吸附劑對污水中的重金屬離子具有較好的吸附性能。所用原料為天然高分子，溶劑-離子液體不揮發(fā)且可回收循環(huán)使用，因此該制備方法綠色環(huán)保，具有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號B01J20/24GK102641728SQ201210139250
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者孫海山, 崔賀民, 張永智, 楊東才, 趙雪 申請人:大連中匯達(dá)科學(xué)儀器有限公司