[發明專利]聚乙烯亞胺改性殼聚糖包裹磁性納米纖維素吸附劑的制備方法及其產品

有效

• 申請號: 201510701404.8
• 申請日: 2015-10-26
• 公開（公告）號: CN105195111A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 劉凱;黃六蓮;陳禮輝
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 宋連梅

【技術領域】

本發明涉及一種聚乙烯亞胺改性殼聚糖包裹磁性納米纖維素吸附劑的制備方法及其產品。

【背景技術】

近些年來，隨著我國采礦、冶金、化工以及電鍍等工業的迅速發展，大量含重金屬廢水也隨之排出。當重金屬離子進入水體或土壤后，由于不容易被自然界代謝和降解，且容易被生物富集，因此對生態環境以及人類健康產生嚴重后果。殼聚糖是一種從蝦蟹等甲殼類動物的外殼中提取出來的高分子化合物，是地球上除纖維素之外發現的最豐富的高分子聚合物，并具有無毒、生物相容性以及生物降解性等優點。殼聚糖分子上帶有大量的羥基和氨基基團，可以通過配位、螯合、靜電等方式與多種金屬離子反應，因此被廣闊地應用在重金屬廢水處理領域。

殼聚糖是一種聚氨基葡萄糖線型天然高分子物質，目前在大部分研究中，主要是將殼聚糖制備成微球狀顆粒吸附重金屬離子，由于微球狀殼聚糖吸附劑的比表面積有限，并且所帶氨基基團也有限，因此所能吸附的重金屬離子也十分有限。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題，在于提供一種聚乙烯亞胺改性殼聚糖包裹磁性納米纖維素吸附劑的制備方法及其產品，其能克服現有殼聚糖微球吸附重金屬離子有限的缺點。

本發明是這樣實現的：

聚乙烯亞胺改性殼聚糖包裹磁性納米纖維素吸附劑的制備方法，所述方法步驟如下：

步驟一、將氯化鐵和氯化亞鐵溶液加入到納米纖維素中混合均勻，通入氮氣10-30min后，滴加濃氨水至pH值為9-12生成納米四氧化三鐵粒子，制得磁性納米纖維素；

步驟二、將殼聚糖粉末溶解在乙酸水溶液中，加熱至40-60℃使殼聚糖完全溶解，并加入步驟一所得磁性納米纖維素中攪拌10-60min，制得殼聚糖包裹磁性納米纖維素溶液，最后通過離心和洗滌后得到殼聚糖包裹磁性納米纖維素；

步驟三、將環氧氯丙烷溶液加入到步驟二所得殼聚糖包裹磁性納米纖維素中，在40-60℃下攪拌反應2-6h后離心洗滌，然后加入聚乙烯亞胺溶液，在60-80℃下攪拌反應4-8h，最后離心洗滌，并通過冷凍干燥后得到聚乙烯亞胺改性殼聚糖包裹磁性納米纖維素吸附劑。

進一步地，所述方法步驟具體如下：

步驟一、將10mL氯化鐵和10mL氯化亞鐵溶液加入到100mL的納米纖維素中混合均勻，通入氮氣10min后，滴加濃氨水至pH值為10生成納米四氧化三鐵粒子，制得磁性納米纖維素；

步驟二、將2g殼聚糖粉末溶解在100mL體積濃度為1-5％的乙酸水溶液中，加熱至40-60℃使殼聚糖完全溶解，并加入步驟一所得磁性納米纖維素中攪拌30min，制得殼聚糖包裹磁性納米纖維素溶液，最后通過離心和洗滌后得到殼聚糖包裹磁性納米纖維素；

步驟三、將50mL體積濃度為10-20％的環氧氯丙烷溶液加入到步驟二所得殼聚糖包裹磁性納米纖維素中，在40-60℃下攪拌反應2-6h后離心洗滌，然后加入50mL體積濃度為10-20％的聚乙烯亞胺溶液，在60-80℃下攪拌反應4-8h，最后離心洗滌，并通過冷凍干燥后得到聚乙烯亞胺改性殼聚糖包裹磁性納米纖維素吸附劑。

進一步地，步驟一所述氯化鐵的濃度為0.1-0.5g/L以及氯化亞鐵溶液的濃度為0.05-0.2g/L。

進一步地，步驟一所述納米纖維素的質量濃度為0.5-5％。

本發明還涉及上述方法制備的一種聚乙烯亞胺改性殼聚糖包裹磁性納米纖維素吸附劑。

本發明具有如下優點：

為了提高殼聚糖吸附劑對重金屬離子的吸附量，本發明首先制備出磁性納米纖維素，由于磁性作用，使得磁性納米纖維素極易吸附重金屬離子；然后利用殼聚糖對磁性納米纖維素進行包覆處理，由于納米纖維素具有非常大的比表面積，使得殼聚糖包裹磁性納米纖維素的比表面積也得到提高；最后利用聚乙烯亞胺對殼聚糖包裹磁性納米纖維素進行改性，最終制備出一種新型高效重金屬離子吸附劑。聚乙烯亞胺一種水溶性高分子聚合物，具有反應性很強的伯胺和仲胺，可與環氧化合物反應，同時在水中對重金屬離子具有很強的螯合作用。利用聚乙烯亞胺改性后，可使殼聚糖表面的氨基基團增多，同時還可使殼聚糖對重金屬離子產生較強的螯合作用。該新型吸附劑克服了殼聚糖微球比表面積小、所帶氨基基團有限的缺點，還能對重金屬離子產生較強的螯合作用，因此可提高對重金屬離子的吸附量。

【附圖說明】

下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的說明。

圖1為本發明聚乙烯亞胺改性殼聚糖包裹磁性納米纖維素對金屬離子的吸附動力學曲線圖。