[發明專利]一種生物質基陰離子交換纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201310106082.3
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103223354A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 夏世斌;陳卓
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B01J41/16
• 分類號: B01J41/16;D06M13/11;D06M13/332;D06M13/328;D06M11/38;D06M101/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及一種生物質基陰離子交換纖維的制備方法，特別涉及一種利用農業產品絲瓜絡制備天然植物離子交換纖維的方法。

背景技術

離子交換纖維（ion?exchange?fibers?,?IEF）是一類纖維狀的表面吸附和分離材料，主要靠纖維或者纖維狀多聚物的表面活性基團離解出的可交換離子與某些同性離子進行交換。與傳統的顆粒狀離子交換樹脂相比,?離子交換纖維比表面大、傳質距離短,?對金屬離子、有機小分子、有害氣體等具有較高的吸附選擇性,?而且具有吸附與解吸速度快、再生能力強、能耗低、流體阻力小等系列優點。同時,?其應用形式多樣(?如纖維、布、無紡布等)?,?因此離子交換纖維被廣泛應用于個體呼吸性防護、氣體凈化、環境保護、生物化工、濕法冶金等領域。CN?1262706C報道了一種離子交換纖維及其織物在密閉反應器中的制備方法，其織物產品具有超強吸附有害氣體（二氧化硫、氨氣、氟化氫、氯化氫）的能力和再生能力，具有良好的經濟與社會效益。CN?101736525?A公布了一種由離子交換纖維制備的非織造布的方法，該非織造布科應用于超吸收性聚合物的吸濕用品中，能大大提高超吸收性聚合物的吸水倍率，進而減少吸濕用品中超吸收性聚合物的使用量，經濟效益和實際效益明顯提高。CN?101036897A公開了利用農作物廢棄纖維稻桿、玉米秸稈、廢麻絲、廢棉來制備陰離子交換劑的方法，其制備工藝簡單，原料成本低廉，特別適合用來處理含陰離子的廢水。

目前利用天然植物原材料制備天然植物基離子交換纖維的原料有如農產品、農副產品、農業廢棄物、其他植物等，比如秸稈，稻殼、果皮、棉麻等。它們的主要組分為纖維素，還含有半纖維素、木質素和果膠。

在實際應用中，制備保持完整物理結構的離子交換纖維的工藝雖簡潔化，但其交換容量和產品的利用效率比顆粒性離子交換劑及粉末狀離子交換材料要低，工業化應用存在一定的限制性，進一步降低研發制備成本和進一步提高產品的使用效率及使用壽命是離子交換纖維的發展方向。

???????絲瓜（Luffa?cylindria）又名天羅絮、天絡和變瓜等，屬一年生葫蘆科攀援草木。絲瓜分普絲瓜(Luffa?cylindvica?Roem)和有棱絲瓜(Luffa?acutangula?Roxb)，原產印度，廣泛分布于亞洲的熱帶、亞熱帶及溫帶地區，絲瓜是夏季主要蔬菜之一，因此在我國江浙滬和廣東、廣西種植極為普遍。一般以嫩瓜作為菜用，做湯味道爽口鮮美。絲瓜絡（Vegetable?Sponge?of?Luffa）又名絲瓜網、天羅線、天羅筋等，是絲瓜成熟后的果實中厚厚的皮和多方向的纖維層組成的三維纖維管束，主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，其纖維素含量高達60%以上。目前，絲瓜絡的研究主要集中在其藥用價值和制備日常使用的沐浴、洗漱用品。《本草綱目》記載其能通人脈絡臟腑，而去風解毒，消腫化痰，袪痛殺蟲，治諸血病。在日常使用物品方面，已有多項發明，如絲瓜絡肥皂、絲瓜絡床墊、絲瓜絡清潔刷、絲瓜絡鞋墊等等。

由上可知，目前對絲瓜絡的加工和處理技術都還比較原始，大多利用了其天然維管束結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物質基陰離子交換纖維的制備方法，該方法具有成本低、吸附性能好、環保的特點。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：一種生物質基陰離子交換纖維的制備方法，其特征在于它包括如下步驟：

1）正常生長成熟后的植物絲瓜果實，經過自然風干或烘干后，切割成圓柱狀體，除去表皮以及孔隙內部的絲瓜種子，得到圓柱狀體絲瓜絡[內部交織呈網狀的植物纖維維管束柱體（質地堅韌）]；

2）將備好的圓柱狀體絲瓜絡用下述方法進行預處理：將備好的圓柱狀體絲瓜絡剪成塊狀的絲瓜絡（即絲瓜絡小塊）；將塊狀的絲瓜絡在5wt%～20wt%氫氧化鈉水溶液中浸泡5～10h，然后將溶液濾掉，將絲瓜絡清洗至中性，最后將絲瓜絡烘干，得到堿處理過的干絲瓜絡；

3）活化：稱量1～3g小塊的干絲瓜絡，將小塊的干絲瓜絡置于?80～120ml?N，N-二甲基甲酰胺（DMF）和20-80ml環氧氯丙烷的混合溶液中，在70～100℃水浴加熱條件下攪拌0.5～2h；

4）交聯：加入5～10ml乙二胺作交聯劑，繼續70～100℃水浴加熱0.5～2h；

5）接枝：加入20～40ml二甲胺（DMA）（濃度為33wt%）水溶液，繼續70～100℃水浴加熱2～4h，得到接枝后的絲瓜絡（初步產品）；