[發明專利]一種含偕胺肟基和羧基的球形纖維素螯合吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200810071810.0
• 申請日: 2008-09-18
• 公開（公告）號: CN101357325A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 劉明華;池明霞;黃統琳
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30
• 代理公司: 福州元創專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于功能高分子材料領域，特別涉及到一種含偕胺肟基和羧基的球形纖維素螯合 吸附劑及其制備方法。

背景技術

當今世界，石油、天然氣資源的儲備有限，而且對它們研究、開發和利用給地球生態環 境帶來的影響日趨嚴重，這促使了以天然資源為原料的高分子材料得以大力發展。纖維素是 地球上最豐富的、可以恢復的天然資源，具有價廉、可降解并對環境不產生污染等特點，因 此世界各國都十分重視對纖維素的研究與開發。纖維素吸附劑是目前纖維素功能高分子材料 的重要發展方向之一。這類吸附劑既具有活性炭的吸附能力，又比吸附樹脂容易再生，而且 穩定性高，吸附選擇性特殊，吸附價格也遠低于吸附樹脂，因此，充分利用地球上最豐富的 再生性資源，進一步研制和開發新型的纖維素類吸附劑并擴大其應用范圍將是吸附劑的研究 重點之一。

纖維素及其衍生物具有開放的長鏈結構，廣泛用于色譜材料及生物活性材料的載體。纖 維素類吸附劑和纖維素離子交換劑的研制和應用早在上世紀50年代就已經開始。但是由于纖 維素及其衍生物呈纖維狀、粉末狀或微粒狀，存在水力學特性差，流動阻力大等缺點，阻礙 了它的大規模工業應用。而珠(球)狀纖維素具有良好的親水性網絡、大的比表面積和通透 性以及很低的非特異性吸附，作為吸附劑吸附效果更好，并可以通過交聯、接枝、制備復合 材料等手段進一步改善珠狀纖維素的功能。

球形纖維素吸附劑不僅具有疏松的親水性網絡結構的基體，并具有比表面積大、通透性 能和水力學性能好等優點，很適合床式吸附操作。而且球形纖維素被廣泛應用于生命科學的 許多方面，如血液中不良成分的去除和血液分析，各種酶的分離純化，醫藥、生化工程材料 以及普通蛋白質的分離純化等。此外，它還被用作凝膠色譜、親和色譜的固定相，并可用于 分離、鑒定、回收無機金屬離子以及從海水中提取的鈾、金等貴金屬等。因此球形纖維素吸 附劑成為了纖維素類吸附劑研究的一個焦點。

含偕胺肟基的高分子螯合劑對鈾有較高的選擇性和吸附量，于海水中提鈾方面已得到廣 泛的研究，此外，在回收、分離和提取其它金屬，如Cu、Ag、Au等也都得到有效的應用。 因此，近年來人們對這類材料的研究的興趣日增。本發明以廉價的纖維素為原料，結合 前期的工作基礎，通過接枝改性賦予官能團制備出具有高選擇性和吸附性能的含偕胺肟基 和羧基的球形纖維素螯合吸附劑，可望在貴金屬的富集回收、海水提鈾等方面有實際應用價 值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含偕胺肟基和羧基的球形纖維素螯合吸附劑及其制備方法； 整合球形纖維素吸附劑和偕胺肟基以及羧基的優點，將不同粒徑的球形纖維素吸附劑制成含 偕胺肟基和羧基的高極性高吸附選擇性的螯合吸附劑，極大拓寬纖維素吸附劑的應用領域， 制備的吸附劑具有高極性和良好的貴金屬特殊吸附選擇性。本發明方法簡單易行，生產成本 低、且纖維素為豐富的天然可再生的材料，因此能夠在貴金屬的富集回收等方面產生實際的 經濟效益和環境效益。

本發明的含偕胺肟基和羧基的球形纖維素螯合吸附劑粒徑分布范圍為1～10μm，10～50 μm，50～100μm，100～150μm，150～220μm，平均孔徑為5～40nm，比表面積為160～ 750m²/g，骨架密度為0.94～1.45g/ml，表觀密度為0.35～0.78g/ml，孔容為0.25～1.3ml/g， 含水率為45％～70％，羧基含量為0.30～0.80mmol/g，偕胺肟基含量為10.6～15.0mmol/g。

本發明的含偕胺肟基和羧基的球形纖維素螯合吸附劑的制備方法，其特征在于：所述制 備步驟為：

(1)接枝共聚：在配備有攪拌、冷凝回流裝置和內設恒溫系統的自動加料裝置的反應器 中，加入球形纖維素珠體，蒸餾水和引發劑，50～70℃范圍內攪拌10～15min后， 加入計算量的丙烯腈，反應30～210min后，降至常溫，保溫靜置，取出過濾，水 洗、丙酮洗、乙醚洗，于50℃下干燥至恒定質量，即得到纖維素珠體和丙烯腈的接 枝共聚物；

(2)皂化：在配備有攪拌、冷凝回流裝置和內設恒溫系統的自動加料裝置的反應器中， 加入上述干燥后的接枝共聚物和計量的氫氧化鈉水溶液，在70～80℃下慢攪60 min，恒溫靜置60min，使得反應物充分反應；反應結束后取出，水洗，晾干，得 到含羧基的皂化產物；