[發明專利]一種纖維素吸附劑的制備方法

無效

• 申請號: 200710023487.5
• 申請日: 2007-06-05
• 公開（公告）號: CN101058066A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 商士斌;王瑀;王丹;宋湛謙;王宏曉
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

一、技術領域

本發明屬于一種天然纖維的化學改性，特別涉及一種纖維素吸附劑的制備方法。

二、背景技術

現有技術：現有技術中，纖維類吸附劑包括合成纖維吸附劑和天然纖維吸附劑兩種。傳統的吸附劑，如活性炭、離子交換纖維等，由于形態為顆粒狀或粉末狀，使用和再生很不方便，纖維類吸附劑則可以克服這一缺點。合成纖維吸附劑是由功能性單體共聚或由合成纖維功能化改性制得，其價格昂貴，而且不能自然降解，對環境造成污染；天然纖維吸附劑是通過化學改性，將天然纖維本身所含的基團功能化，或在天然纖維骨架上引入活性基團而得到的吸附劑。本發明提出一種天然纖維吸附劑的制備方法，以亞硫酸氫鈉和過硫酸銨氧化還原體系作為引發劑，通過自由基聚合反應，將丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨與纖維素接枝共聚，制得對銅、鉻、鉛等重金屬離子具有吸附功能的纖維素吸附劑。

目前，有關合成纖維吸附劑制備的方法已有許多專利成果。中國專利1049264C公開的以腈綸纖維為原料，先與水合肼溶液進行交聯，得到交聯纖維，再按配比與乙二胺、阻聚劑硫粉進行反應，得到合成纖維吸附劑，該吸附劑對Cu²⁺的吸附容量僅有3.02mg/g，且操作過程較為復雜，反應試劑毒性大且價格較貴。此外，中國專利91103814.0公開了腈綸纖維與羥胺反應制備合成纖維吸附劑，中國專利1112258C報道含丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-衣康酯三聚物的纖維吸附劑，上述專利報道的纖維吸附劑均是以合成纖維為原料合成的，所得吸附劑的成本要高于天然纖維素為原料合成的吸附劑，且合成纖維吸附劑的性能不夠穩定，吸附性能較低，反應試劑毒性大，對環境的污染也比后者大。

天然纖維吸附劑的合成方法也有相關報道。文獻(《環境污染與防治》，23(4)：160—162.2001；羅儒顯等)中報道的以蔗渣纖維素為原料，經堿化后，與二硫化碳酯化反應制得的纖維素吸附劑，對Cu²⁺吸附量為11.52mg/g。此法所得纖維素吸附劑吸附性能較低，且二硫化碳毒性較大。

文獻(《湖南農業大學學報》，22(1)：62-65.1996；曾清如等)中報道的以谷殼纖維素為原料，通過改性，將乙二胺接枝到谷殼纖維素上，合成天然纖維素吸附劑，對Cu²⁺吸附量僅為10.611mg/g。中國專利1120044C公開了丙烯酰胺在纖維素纖維上接枝共聚，再通過霍夫曼轉為反應制得天然纖維吸附劑，該吸附劑對弱堿性陰離子有較好吸附效果，但不能對金屬離子吸附且操作過程較為復雜。

三、發明內容

本發明針對上述技術問題，提供一種源自天然纖維素原料，性能穩定，對Cu²⁺等金屬離子具有較好吸附性能(對Cu²⁺吸附量>20.00mg/g)的纖維素吸附劑的制備方法。

本發明的技術解決方案為：一種纖維素吸附劑的制備方法，制備步驟為：稱取纖維素、丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，其質量百分比分別為10～40％、30～50％、10～30％、3～12％；將纖維素用質量濃度為5～40％氫氧化鈉溶液堿化30～180min后，水洗至中性，得到堿化纖維素，其中纖維素和氫氧化鈉溶液質量比為1～5:100；將丙烯酸單體用堿溶液中和至60～100％的中和度后，加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨混合均勻后，再加入堿化纖維素，攪拌均勻；加熱使上述反應體系溫度升高至50～80℃；稱取占丙烯酸、丙烯酰胺以及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨總質量1～10％的自由基聚合反應引發劑，溶于適量水中，使引發劑質量濃度為3％～10％，加入到反應體系，引發接枝共聚反應，反應時間為1～3h；反應結束后，產物先用質量濃度為0.1～5％的氫氧化鈉溶液洗滌，再水洗產物至洗液pH為5～7，干燥后即得纖維素吸附劑。纖維素為蔗渣漿纖維素。自由基聚合反應引發劑為亞硫酸氫鈉和過硫酸銨。

本發明的有益效果為：

1.纖維素與丙烯酸、丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨接枝共聚，在纖維素骨架上同時引入多種功能基團，可對金屬離子同時進行配位作用和離子交換作用，對金屬離子有較好去除效果。

2.本發明制備的纖維素吸附劑所用原料為蔗渣漿纖維素，來源豐富且價格低廉，使得該吸附劑成為成本低、吸附容量大、吸附性能穩定的環境友好吸附材料。

3.本發明反應條件溫和易于控制，合成步驟簡單，工藝設備少，易于操作。

四、具體實施方式