[發明專利]去除水中重金屬離子的腈綸鰲合纖維及制備方法

無效

• 申請號: 200810052523.5
• 申請日: 2008-03-26
• 公開（公告）號: CN101264438A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 張文勤;張連海;張鑫松;何磊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術領域

本發明涉及一種去除水中重金屬離子的腈綸鰲合纖維及制備方法，屬于螯合纖維技術。

背景技術

鰲合纖維是一種去除和回收金屬離子的理想材料。鰲合纖維具有比表面積大、吸附容量大、吸附速度快、吸附的金屬可洗脫回收再利用等突出的優點。腈綸基鰲合纖維可以按照功能基團的不同進行分類：一種是以氨基為主要功能基團，例如：常希俊利用氨基脲與腈綸纖維反應制備了氨基脲改性腈綸鰲合纖維，用于吸附痕量金屬離子如：銦、鉍等(Analytica?Chimica?Acta，427，2001，287-291)，但這種鰲合纖維穩定性較差，且僅對有限幾種金屬離子具有好的鰲合效果，而對銅、鋅、鎘等許多二價金屬離子無明顯的鰲合作用。Bolin?Gong研制了2-氨基咪唑改性的腈綸纖維并用在痕量重金屬離子的富集分析方面(Talanta，57，2002，89-95)，這種鰲合纖維對金、汞、鉑離子具有很好的鰲合效果，缺點是成本高，穩定性較差，難以重復利用。復旦大學杜立春(CN1181924C)公開了一種含胺基的鰲合纖維及其制備方法，即：利用乙二胺或二乙烯三胺與丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-衣康酯三聚物反應制備鰲合纖維。該鰲合纖維只有胺基一種功能基團，對金屬離子的絡合能力有限，且氨基易氧化，影響對金屬離子的處理能力。

另一種主要以羧基為主要功能基團。RU2044748采用先用肼交聯，進而用氫氧化鈉水解氰基的方法制備腈綸基鰲合纖維。該方法反應條件不易控制，很容易水解過量導致產品報廢，且對纖維破壞嚴重，給批量生產和使用帶來困難。

還有人在鰲合纖維中引入多種功能基團，以提高其性能。例如：李一，張寶文研制的含氮硫多配位基鰲合纖維(鰲合與吸附，1998，14(5)，388-396)，此鰲合纖維采用多步法合成：先用腈綸纖維與水合肼反應，接著將第一步反應產物與二乙烯三胺反應，最后，將上一步反應產物在緩沖溶液中與硫化鈉反應得到最終的鰲合纖維產品，雖然此鰲合纖維含氮硫多配位基，對三價金離子的鰲合效果很好，但對其他金屬離子的鰲合效果比較差，且硫代酰胺基團的穩定性差，合成步驟多，反應條件較苛刻，難以工業化。SU1512984將聚丙烯腈纖維先后與羥胺和多乙烯多胺反應，制備鰲合纖維。該纖維同時含有氨基和羥肟基，對金屬離子的絡合效果有所提高，但仍存在功能基團不穩定的缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種去除水中重金屬離子的腈綸鰲合纖維及其制備方法。該腈綸鰲合纖維具有吸附金屬離子容量大、速度快，其制備方法過程簡單。

本發明是通過下述技術方案加以實現的：一種去除污水中重金屬離子的腈綸鰲合纖維。該鰲合纖維以腈綸纖維為基體，其特征在于基體上以共價鍵負載著多(羧甲基)氨基功能基團，負載量可達到1-2毫摩爾N(CH2COOH)₂/克。

上述的去除水中重金屬離子的腈綸鰲合纖維的制備方法，其特征在于包括以下過程：

1，按腈綸纖維重量與反應液的重量比為1∶20-100，將長度1-20厘米的腈綸纖維浸入體積濃度20-100％的乙二胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、1，6-己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺水溶液中，在溫度80-200℃，于攪拌條件下，反應5分鐘至24小時后，濾出纖維，用去離子水洗滌至水呈中性，于溫度60-80℃下干燥。

2，將步驟1所得的多胺改性的腈綸纖維與氯乙酸按重量比為1∶2-20，用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀水溶液控制pH值為7-10之間，回流反應0.5-4小時，濾出纖維，用去離子水洗滌至水呈中性，于溫度60-80℃下干燥，制得含有多(羧甲基)氨基功能基團的腈綸鰲合纖維。

本發明具有如下優點：由于在腈綸基體上引入了多(羧甲基)氨基功能基團，使該鰲合纖維具有類似EDTA的廣泛而優異的絡合重金屬離子性能，以銅離子、鉛離子、鎘離子、汞離子、鎳離子、銀離子和鋅離子為例，該纖維的飽和吸附量均可達1.2毫摩爾/克以上，一次處理即可將污水中上述離子的濃度降低至20ppb以下。另一個突出的優點是去除金屬離子速度快，對于金屬離子含量1毫克/毫升的污水，用該產品處理1分鐘內其吸附量就可以達到飽和吸附量的一半以上，而目前已知產品中，纖維類鰲合材料達到1/2飽和吸附量的時間為5-10分鐘，樹脂材料達到同樣情況則需要1小時。此外，該鰲合纖維制備簡單，成本低，所用原料都是常用的化工原料，易于工業化生產。

具體實施方式

實施例一：