[發(fā)明專利]羧基化改性膠原纖維吸附劑的合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210224848.3
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102744043A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王學(xué)川;張斐斐;強(qiáng)濤濤;任龍芳;步巧巧;李新苗
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/62;C02F101/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制革工業(yè)中的鉻鞣含Cr（III）廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種羧基化改性膠原纖維吸附劑的合成方法。

背景技術(shù)

皮革行業(yè)在我國占有極其重要地位，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，首先要解決污染問題。傳統(tǒng)鉻鞣法產(chǎn)生大量含Cr（III）廢水，廢液中Cr(III)的濃度達(dá)到3-8g/L^-1（以Cr₂O₃計(jì)），對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染的同時(shí)浪費(fèi)了大量的鉻礦資源。Cr(III)被列入《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》重點(diǎn)監(jiān)控與污染物排放量節(jié)制的5中重金屬范圍內(nèi)，Cr(III)與Cr(VI)之間會相互轉(zhuǎn)換，而Cr(VI)有致癌性。因此，有效處理含Cr(III)的廢液是皮革行業(yè)可持續(xù)發(fā)展需解決的重大問題之一。現(xiàn)行含Cr(III)廢液的處理方法主要有加堿沉淀回收方法，但存在堿液用量大、Cr(OH)₃沉淀難以回收、成本較高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)存在的吸附劑用量大，吸附不徹底，且易產(chǎn)生二次污染問題的羧基化改性膠原纖維吸附劑的合成方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

1）膠原纖維的制備：

將生皮經(jīng)過酸處理、酶處理，堿處理、脫堿、脫水后干燥制得膠原纖維（見豬皮酸松弛膠原纖維的制備及性能表征，2007年5月第39卷第3期）；

2）膠原纖維的羧基化改性：

按步驟1）制備的膠原纖維中氨基與乙醛酸以1:0.6~1.5摩爾比稱取乙醛酸，再按每摩爾膠原纖維加入50~300mL的溶劑將膠原纖維及溶劑加入到三口瓶中，開始攪拌，使膠原纖維充分分散后，再將稱量好的乙醛酸配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%水溶液后加入到恒壓滴液漏斗中，升溫至20~60℃，開始緩慢滴加乙醛酸水溶液，滴加完成后保溫反應(yīng)3~8h，將產(chǎn)物用溶劑反復(fù)洗滌后于45℃下烘干至恒重后得羧基化改性的膠原纖維；

或按步驟1）制備的膠原纖維中氨基、交聯(lián)劑和酸酐按1:0.3：0.4~1的摩爾比稱取交聯(lián)劑和酸酐，按每摩爾膠原纖維加入50~300mL的溶劑將膠原纖維及溶劑加入到三口瓶中，開始攪拌，使膠原纖維充分分散，升溫至30~60℃，將稱好的交聯(lián)劑加入到恒壓滴液漏斗中后滴加到三口瓶中，滴加完成后保溫反應(yīng)0.5~1.5h，繼續(xù)升溫至60~110℃，將稱好的酸酐加入到三口瓶中，保溫反應(yīng)3~6h，將產(chǎn)物用溶劑反復(fù)洗滌后于60℃下烘干至恒重后得羧基化改性的膠原纖維；

3）吸附劑的制備

將羧基化改性的膠原纖維在瑪瑙研缽中碾磨后過100目篩即制得羧基化改性膠原纖維吸附劑。

所述的溶劑為水、化學(xué)純的丙酮、乙醚、N,N-二甲基乙酰胺、三氯甲烷、四氯甲烷或異丙醇。

所述的交聯(lián)劑為化學(xué)純的戊二醛、乙二醛或香草醛。

所述的酸酐為化學(xué)純的乙酸酐、丁二酸酐、馬來酸酐或鄰苯二甲酸酐。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、對環(huán)境友好：本發(fā)明所使用的原材料膠原纖維來源廣泛、無毒，同時(shí)富含氨基、羧基、羥基等活性官能團(tuán)，通過上述配方和制備工藝合成的吸附劑，用于含Cr（III）廢水的處理，對環(huán)境不會造成二次污染。

2、吸附選擇性高：借鑒傳統(tǒng)鉻鞣原理，即采用乙醛酸或酸酐類化合物對膠原纖維進(jìn)行羧基化改性，向膠原纖維上引入更多的羧基，增加吸附劑活性官能團(tuán)，對Cr（III）進(jìn)行選擇性吸附，從而實(shí)現(xiàn)制備出一種吸附選擇性高、可再生的吸附劑的目標(biāo)。羧基化改性膠原纖維吸附劑具有較強(qiáng)的吸附性能、較寬的pH投加范圍，對多濁度、堿度、有機(jī)物含量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

具體實(shí)施方式

下面將通過實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1：

1）膠原纖維的制備：

將生皮經(jīng)過酸處理、酶處理，堿處理、脫堿、脫水后干燥制得膠原纖維（見豬皮酸松弛膠原纖維的制備及性能表征，2007年5月第39卷第3期）；

2）膠原纖維的羧基化改性：

按步驟1）制備的膠原纖維中氨基與乙醛酸以1:0.6摩爾比稱取乙醛酸，再按每摩爾膠原纖維加入150mL的異丙醇將膠原纖維及異丙醇加入到三口瓶中，開始攪拌，使膠原纖維充分分散后，再將稱量好的乙醛酸配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%水溶液后加入到恒壓滴液漏斗中，升溫至30℃，開始緩慢滴加乙醛酸水溶液，滴加完成后保溫反應(yīng)4h，將產(chǎn)物用水、乙醚交替洗滌后于45℃下烘干至恒重后得羧基化改性的膠原纖維；

3）吸附劑的制備