一種對(duì)重金屬吸附作用的新型冠醚改性纖維素吸附劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明所屬污水處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種對(duì)重金屬吸附作用的新型冠醚改 性纖維素吸附劑。本發(fā)明產(chǎn)品利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 纖維素是自然界資源最豐富，廉價(jià)易得的一種高分子天然產(chǎn)物。在其高分子骨架 上具有大量的羥基，可以進(jìn)一步進(jìn)行較多的化學(xué)反應(yīng)，并對(duì)環(huán)境無二次污染，因此纖維素基 改性吸附劑得到廣泛應(yīng)用。未改性的纖維素具有很低的重金屬吸附力以及可變的物理穩(wěn)定 性，因此需要對(duì)纖維素進(jìn)行化學(xué)改性，以獲得足夠的結(jié)構(gòu)耐久性和和有效的重金屬吸附能 力。在眾多纖維素改性方法中，接枝共聚改性法因其可靈活將多種功能基團(tuán)引入到纖維素 骨架，極大豐富了改性效果，成為對(duì)纖維素改性的主要方式。在纖維素接枝聚合時(shí)，長(zhǎng)出支 鏈法最為常用，再通過對(duì)單體改性，靈活地賦予纖維素豐富的功能。冠醚型螯合樹脂包括冠 醚環(huán)在主鏈上的高分子冠醚和高聚物支撐的冠醚。冠醚化合物具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，由于 冠醚的空腔大小可以變化，能與許多金屬離子形成絡(luò)合物。高分子冠狀化合物往往具有協(xié) 同作用，將冠醚通過接枝反應(yīng)制得高分子冠醚后，可增強(qiáng)它們故有的絡(luò)合性能。
[0004] 目前對(duì)于胺類改性纖維素的研究比較多，但對(duì)于冠醚改性纖維素吸附劑的制備及 其吸附性能研究鮮見報(bào)道。
[0005] 本發(fā)明所屬本發(fā)明所屬污水處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種對(duì)重金屬吸附作用的 新型冠醚改性纖維素吸附劑。本發(fā)明產(chǎn)品利于工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所屬本發(fā)明所屬污水處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種對(duì)重金屬吸附作用的 新型冠醚改性纖維素吸附劑。本發(fā)明產(chǎn)品利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0007] 1、一種新型冠醚改性纖維素吸附劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 在纖維素表面進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，用BPO引發(fā)成功接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯后， 制得接枝率穩(wěn)定為170%的纖維素接枝共聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，再用乙二胺進(jìn)行環(huán)氧 開環(huán)，進(jìn)而引入伯胺基團(tuán)； (2) 以三縮四乙二醇和3,4_二羥基苯甲酸乙酯為原料合成4-乙氧羰基苯 并-15-冠-5,再通過水解、酸化制得羧基苯并冠醚，再經(jīng)過酰氯化后制得酰氯基苯并冠醚。
[0008] (3)將（2)中的蒸干溶劑后直接與（1)中產(chǎn)物反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了冠醚對(duì)纖維素的負(fù)載。
[0009]
【具體實(shí)施方式】 本發(fā)明所述的涉及一種對(duì)重金屬吸附作用的新型冠醚改性纖維素吸附劑包括以下實(shí) 施例，下面的實(shí)施例可進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0010] 實(shí)施例1: 1、一種對(duì)重金屬吸附作用的新型冠醚改性纖維素吸附劑的制備方法，其特征在于包括 以下步驟： (1)在纖維素表面進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，用BPO引發(fā)成功接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯后， 制得接枝率穩(wěn)定為170%的纖維素接枝共聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，再用乙二胺進(jìn)行環(huán)氧 開環(huán)，進(jìn)而引入伯胺基團(tuán)。
[0011] (2)以三縮四乙二醇和3, 4-二羥基苯甲酸乙酯為原料合成4-乙氧羰基苯 并-15-冠-5,再通過水解、酸化制得羧基苯并冠醚，再經(jīng)過酰氯化后制得酰氯基苯并冠醚。
[0012] (3)將（2)中的蒸干溶劑后直接與（1)中產(chǎn)物反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了冠醚對(duì)纖維素的負(fù)載。
[0013] 2. -種對(duì)重金屬吸附作用的新型冠醚改性纖維素吸附劑用于吸附水中重金屬銅 離子，以達(dá)到除去廢水中所含的重金屬離子或者降低水中的有毒金屬離子濃度的目的。
[0014] 吸附試驗(yàn)一種對(duì)重金屬吸附作用的新型冠醚改性纖維素吸附劑的吸附性能研究 試驗(yàn) 1實(shí)驗(yàn)材料 1. 1實(shí)驗(yàn)試劑：
2. 1靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)方法 稱取50 mg吸附劑，配置30mL -定濃度的重金屬水溶液于100 mL錐形瓶中，轉(zhuǎn)速150 rpm、溫度28 °C恒溫?fù)u床，重金屬離子溶液初始pH值用0· I mol L 1 HNO3溶液和0· I mol L 1 NaOH溶液調(diào)到實(shí)驗(yàn)所需pH，一定間隔時(shí)間t (min)取樣，有序多次取樣后，測(cè)定樣品重金屬 離子濃度，并計(jì)算qt (mg g 4。重復(fù)三次試驗(yàn)，取所測(cè)數(shù)據(jù)的平均值，并且所測(cè)數(shù)據(jù)的相對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)偏差要小于3%。
[0015] 2. 2靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)模型研究 采用Origin 8. 0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方程擬合，得出擬合出的曲線方差R2,進(jìn)而確 定其吸附動(dòng)力學(xué)模型。
[0016] 2. 3動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)方法 選擇內(nèi)徑為5 _的玻璃色譜柱，底部用脫脂棉或石英砂鋪平，裝入100 mg的吸附劑，配 置已知固定濃度的重金屬溶液，隨后使重金屬溶液流過裝有吸附劑填料的柱子。一定時(shí)間 間隔監(jiān)測(cè)流出液中重金屬離子濃度，直到流出液濃度與初始溶液濃度相同時(shí)，則認(rèn)為吸附 劑已達(dá)到最大飽和吸附。然后用0.1 mol L 1 HCl對(duì)重金屬離子進(jìn)行洗脫，有序收集一定量 的多管洗脫液，對(duì)洗脫液進(jìn)行稀釋后測(cè)定其中重金屬離子的濃度，計(jì)算動(dòng)態(tài)吸附過程中吸 附劑對(duì)重金屬離子的最大吸附容量。重復(fù)三次試驗(yàn)，取所測(cè)數(shù)據(jù)的平均值，并且所測(cè)數(shù)據(jù)的 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差要小于3%。
[0017] 2. 4冠醚改性纖維素吸附劑再生性能研究 在已完成的動(dòng)態(tài)飽和吸附實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以0.1 mol L 1稀HCl為洗脫液，做吸附-解吸 附循環(huán)，循環(huán)過程共三次，計(jì)算第三次吸附-解吸附循環(huán)后，吸附劑的最大吸附容量qm。重 復(fù)三次試驗(yàn)，取所測(cè)數(shù)據(jù)的平均值，并且所測(cè)數(shù)據(jù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差要小于3%。
[0018] 結(jié)果 3. 1對(duì)Cu( II )的吸附動(dòng)力學(xué)研究 通過對(duì)即時(shí)吸附容量與吸附時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系圖，并經(jīng)動(dòng)力學(xué)方程擬合后，可知吸 附劑對(duì)銅離子的吸附更符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。動(dòng)力學(xué)方程擬合參數(shù)，見表1。
[0019] 表1 Cu ( II )吸附的兩種動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)
3. 2吸附劑Cell-g-PGMA-EDA-CROWN最大吸附容量的測(cè)定 Cell-g-PGMA-EDA-CROWN對(duì)Cu ( II )進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附性能研究，經(jīng)過計(jì)算得出，其對(duì)Cu (II )的最大動(dòng)態(tài)吸附容量為26. 7948 mg g、
[0020] 3. 3吸附劑Cell-g-PGMA-EDA-CROWN的再生性能研究 經(jīng)過三個(gè)動(dòng)態(tài)吸附-解吸附再生循環(huán)后，吸附劑對(duì)Cu( II )動(dòng)態(tài)最大吸附容量為 18. 5169 mg g \約為初次使用時(shí)吸附劑最大吸附容量的69. 1%，顯示吸附劑具有較明顯的可 再生效果。
[0021] 4 討論 本實(shí)驗(yàn)成功合成了一種新型支鏈型冠醚改性纖維素吸附劑，并對(duì)重金屬離子Cu( Π ) 分別進(jìn)行了靜態(tài)、動(dòng)態(tài)以及可再生吸附性能研究，結(jié)果證明合成的新型冠醚改性纖維素吸 附劑對(duì)水溶液中重金屬Cu( II )具有較好吸附能力，并且具有較好的可再生性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種對(duì)重金屬銅離子有吸附作用的新型冠醚改性纖維素吸附劑的制備方法，其特征 在于包括以下步驟： (1) 在纖維素表面進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，用BPO引發(fā)成功接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯后， 制得接枝率穩(wěn)定為170%的纖維素接枝共聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，再用乙二胺進(jìn)行環(huán)氧 開環(huán)，進(jìn)而引入伯胺基團(tuán)； (2) 以三縮四乙二醇和3,4_二羥基苯甲酸乙酯為原料合成4-乙氧羰基苯 并-15-冠-5,再通過水解、酸化制得羧基苯并冠醚，再經(jīng)過酰氯化后制得酰氯基苯并冠醚； (3) 將（2)中的蒸干溶劑后直接與（1)中產(chǎn)物反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了冠醚對(duì)纖維素的負(fù)載。2. 如權(quán)利要求1所述方法制備的一種新型冠醚改性纖維素吸附劑，其特征在于用于吸 附水中銅離子，但不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
【專利摘要】本發(fā)明所屬污水處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種對(duì)重金屬吸附作用的新型冠醚改性纖維素吸附劑。首先在纖維素表面進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，成功接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯后，再用乙二胺進(jìn)行環(huán)氧開環(huán)，進(jìn)而引入伯胺基團(tuán)；以三縮四乙二醇和3,4-二羥基苯甲酸乙酯為原料合成4-乙氧羰基苯并-15-冠-5，再通過水解、酸化制得羧基苯并冠醚，再經(jīng)過酰氯化后制得酰氯基苯并冠醚，蒸干溶劑后直接與纖維素支鏈上的伯胺反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了冠醚對(duì)纖維素的負(fù)載。該制劑具有對(duì)重金屬銅的吸附作用。本發(fā)明產(chǎn)品利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C02F101/20, C02F1/28, B01J20/24, B01J20/30
【公開號(hào)】CN105080497
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410197949
【發(fā)明人】馬慶林, 劉賀, 孟凡君, 柏銘, 閆繼龍, 高雪川, 賈秋瑾
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)（威海）
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月13日