硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料及其制備工藝：用硅膠對原料殼聚糖進(jìn)行交聯(lián)，再用2-氯甲基苯并咪唑為配體對其進(jìn)行化學(xué)接枝，最后與碳納米管進(jìn)行復(fù)合，得到硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料，具有吸附容量高、成本低、工藝簡單且可生物降解等優(yōu)點。
【專利說明】硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料及其制備工
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技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境納米新功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國印染工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，目前每年大約有6?7億噸印染廢水排入環(huán)境中，染料廢水已成為環(huán)境重點污染源之一。目前工業(yè)上常用的處理染料廢水的方法有絮凝沉淀、氧化、吸附、生物降解等方法。但吸附法被認(rèn)為優(yōu)于其他的染料廢水處理技術(shù)，其具有成本低、效率高、簡單易操作并對有毒物質(zhì)不敏感等優(yōu)點，因而在處理包括染料廢水的有機(jī)物污染廢水中有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]殼聚糖是自然界中唯一的堿性多糖，來源豐富，自然界中的含量僅次于纖維素。同時殼聚糖具有大量的活性基團(tuán)(氨基和羥基)，也是一種良好的吸附劑，但殼聚糖具有酸溶性、質(zhì)軟，在水中沉降性差，經(jīng)水長期浸泡易散形等缺點，給具體操作及活化再生帶來不便，必須將其進(jìn)行化學(xué)改性處理才能有效發(fā)揮其長處。碳納米管(CNTs)具有比表面積大、吸附容量大等優(yōu)點，可作為一種新型的吸附材料，然而由于CNTs為細(xì)小粉末狀樣品，如何從水溶液中分離CNTs成為了碳納米管在實際應(yīng)用的難題。一旦吸附有毒污染物的CNTs進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中，將會帶來更加嚴(yán)重的二次環(huán)境污染問題。因此開發(fā)生物兼容性好，可在酸性溶液中使用的高容量新型碳納米管吸附劑對降低吸附劑成本、提高吸附容量、延長壽命、促進(jìn)實用化推廣具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于立足吸附容量高、成本低、工藝簡單且可生物降解的磁性碳納米管吸附劑研發(fā)的需求，提供硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料及其制備工
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[0005]硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料的制備工藝:以殼聚糖為原料，以硫代卡巴肼為交聯(lián)劑，對原料殼聚糖進(jìn)行交聯(lián)改性使其成為交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再用2-氯甲基苯并咪唑為配體對其進(jìn)行化學(xué)接枝，最后與碳納米管進(jìn)行復(fù)合，得到硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料。
[0006]所述方法進(jìn)一步包括:
[0007](I)在室溫下，將殼聚糖溶解在濃度為20%的醋酸溶液中；加入摩爾比為1.3?2倍量的硫代卡巴肼，攪拌45分鐘至硫代卡巴肼全部溶解；
[0008](2)向上述步驟(I)的溶液中加入濃度為40%的甲醛水溶液，在攪拌速度為1000?2000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌反應(yīng)6小時，得到硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖；
[0009](3)向上述步驟⑵的反應(yīng)體系中加入作為配體的2-氯甲基苯并咪唑50?110mg、作為催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4?6%的NaOH溶液4.5?5.5ml，在氮氣保護(hù)下于90?110°c攪拌反應(yīng)10?14小時，得接枝的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖；
[0010](4)稱取0.1?Ig接枝的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖和0.1?Ig碳納米管于燒杯，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?5%的稀醋酸溶液中，攪拌5?lOmin，使混合均勻；向該溶液中加入
0.1?0.8g碳酸鹽，攪拌至氣泡均勾，靜置1min ；
[0011](5)采用氫氧化鈉溶液反復(fù)洗滌、抽濾至溶液pH值為中性時止；真空干燥，即得硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料。
[0012]以上所述步驟中的硫代卡巴肼為去乙?；冗_(dá)到90%以上的工業(yè)級硫代卡巴肼。
[0013]以上所述步驟中的甲醛為工業(yè)級甲醛。
[0014]所述步驟(5)中的未純化碳納米管原始樣品，其樣品為化學(xué)氣相沉積法、激光法或電弧法制備未純化的碳納米管原始樣品。
[0015]所述步驟(5)中的未純化碳納米管原始樣品為單壁碳納米管或多壁碳納米管。
[0016]所述步驟(5)中的碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸鈉或碳酸氫氨中任一種。
[0017]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明提供的硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料，具有吸附容量高、成本低、工藝簡單且可生物降解等優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明實施方式主要提供硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料的制備工藝，為便于很好的理解，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。
[0020]實施例一
[0021]在室溫下，將殼聚糖溶解在濃度為20%的醋酸溶液中；加入摩爾比為1.3倍量的硫代卡巴肼，攪拌45分鐘至硫代卡巴肼全部溶解；向上述溶液中加入濃度為40%的甲醛水溶液，在攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌反應(yīng)6小時，得到硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖；再向溶液中加入作為配體的2-氯甲基苯并咪唑llOmg、作為催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的NaOH溶液5.5ml，在氮氣保護(hù)下于110°C攪拌反應(yīng)14小時，得2-氯甲基苯并咪唑接枝硅膠殼聚糖；稱取Ig 2-氯甲基苯并咪唑接枝硅膠殼聚糖和Ig碳納米管于燒杯，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的稀醋酸溶液中，攪拌lOmin，使混合均勾；向改溶液中加入0.8g碳酸鹽，攪拌至氣泡均勻，靜置1min ;采用氫氧化鈉溶液反復(fù)洗滌、抽濾至溶液pH值為中性時止；真空干燥，即得硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料。
[0022]實施例二
[0023]在室溫下，將殼聚糖溶解在濃度為20%的醋酸溶液中；加入摩爾比為2倍量的硫代卡巴肼，攪拌45分鐘至硫代卡巴肼全部溶解；向上述溶液中加入濃度為40%的甲醛水溶液，在攪拌速度為2000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌反應(yīng)6小時，得到硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖；再向溶液中加入作為配體的2-氯甲基苯并咪唑50mg、作為催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的NaOH溶液4.5ml，在氮氣保護(hù)下于90°C攪拌反應(yīng)10小時，得2-氯甲基苯并咪唑接枝硅膠殼聚糖；稱取Ig 2-氯甲基苯并咪唑接枝硅膠殼聚糖和Ig碳納米管于燒杯，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% %的稀醋酸溶液中，攪拌5min，使混合均勾；向改溶液中加入0.1g碳酸鹽，攪拌至氣泡均勻，靜置1min ;采用氫氧化鈉溶液反復(fù)洗滌、抽濾至溶液pH值為中性時止；真空干燥，即得硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料。
[0024]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料，具有吸附容量高、成本低、工藝簡單且可生物降解等優(yōu)點。
【主權(quán)項】
1.硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料，其特征在于:以殼聚糖為原料，以硫代卡巴肼為交聯(lián)劑，對原料殼聚糖進(jìn)行交聯(lián)改性使其成為交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再用2-氯甲基苯并咪唑為配體對其進(jìn)行化學(xué)接枝，最后與碳納米管進(jìn)行復(fù)合，得到硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料。2.硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料的制備工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)在室溫下，將殼聚糖溶解在濃度為20%的醋酸溶液中；加入摩爾比為1.3?2倍量的硫代卡巴肼，攪拌45分鐘至硫代卡巴肼全部溶解； (2)向上述步驟(I)的溶液中加入濃度為40%的甲醛水溶液，在攪拌速度為1000?2000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌反應(yīng)6小時，得到硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖； (3)向上述步驟(2)的反應(yīng)體系中加入作為配體的2-氯甲基苯并咪唑50?llOmg、作為催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4?6%的NaOH溶液4.5?5.5ml，在氮氣保護(hù)下于90?110°C攪拌反應(yīng)10?14小時，得接枝的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖； (4)稱取0.1?Ig接枝的硫代卡巴肼交聯(lián)殼聚糖和0.1?Ig碳納米管于燒杯，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?5%的稀醋酸溶液中，攪拌5?lOmin，使混合均勻；向該溶液中加入0.1?0.8g碳酸鹽，攪拌至氣泡均勾，靜置1min ； (5)采用氫氧化鈉溶液反復(fù)洗滌、抽濾至溶液pH值為中性時止；真空干燥，即得硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料的制備工藝，其特征在于:硫代卡巴肼為去乙酰化度達(dá)到90%以上的工業(yè)級硫代卡巴肼。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料的制備工藝，其特征在于:甲醛為工業(yè)級甲醛。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料的制備工藝，其特征在于:未純化碳納米管原始樣品，其樣品為化學(xué)氣相沉積法、激光法或電弧法制備未純化的碳納米管原始樣品。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料的制備工藝，其特征在于:未純化碳納米管原始樣品為單壁碳納米管或多壁碳納米管。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫代卡巴肼交聯(lián)的殼聚糖復(fù)合型納米吸附材料的制備工藝，其特征在于:碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸鈉或碳酸氫氨中任一種。
【文檔編號】B01J20/24GK106064063SQ201410567794
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2014年10月22日 公開號201410567794.X, CN 106064063 A, CN 106064063A, CN 201410567794, CN-A-106064063, CN106064063 A, CN106064063A, CN201410567794, CN201410567794.X
【發(fā)明人】王俊新
【申請人】西安以鏘電子科技有限責(zé)任公司