[發(fā)明專利]超支化聚合物改性磁性秸稈吸附材料及其制備方法

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• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107008235A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王靜靜
• 申請（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超支化聚合物改性磁性秸稈吸附材料及其制備方法，屬于環(huán)境功能材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，水污染問題日趨嚴(yán)重，由此造成的經(jīng)濟損失非常巨大。目前水體中的污染物主要包括重金屬離子以及染料等難降解物質(zhì)。雖然一些常規(guī)的水處理手段對污染物有一定的去除效果，但這些方法存在投資大、運行成本高、操作管理麻煩并且容易產(chǎn)生二次污染等問題。吸附法是去除水體中污染物的一種高效方法。傳統(tǒng)的吸附材料，如活性炭等由于價格昂貴或者回收困難等因素限制了它們的應(yīng)用。而生物質(zhì)類吸附材料因其廉價易得，且可以實現(xiàn)廢物再利用，得到廣泛關(guān)注。

我國秸稈資源非常豐富，每年產(chǎn)量達數(shù)億噸。目前秸稈的主要處理方式是直接還田或者焚燒。這不僅造成資源的極大浪費，而且燃燒過程中會產(chǎn)生CO、SO₂等有毒氣體以及大量的可吸入顆粒物，給人類健康帶來危害，同時造成環(huán)境污染。因此，將秸稈用于水處理領(lǐng)域，制備高性能吸附材料極具經(jīng)濟價值和社會意義。

由于秸稈對污染物的吸附性能較差，因此必須對秸稈進行化學(xué)改性。近年來，具有特殊分子結(jié)構(gòu)和獨特性質(zhì)的超支化聚合物受到了廣泛關(guān)注。一方面，與線型聚合物相比，它們具有大量支化結(jié)構(gòu)，難以發(fā)生分子間纏結(jié)，因此具有良好的溶解性和較低的溶液粘度；另一方面，它們具有大量的鏈端官能團，具有較高的端基反應(yīng)活性。

對于吸附法而言，吸附材料的固液分離一直是阻礙吸附法進步的障礙。因而近年來許多學(xué)者致力于磁性吸附材料的研究，并將其應(yīng)用于廢水中污染物的去除。研究發(fā)現(xiàn)，在外加磁場的幫助下，磁性吸附材料能夠?qū)崿F(xiàn)快速的固液分離，因而在很大程度上解決了傳統(tǒng)吸附法所面臨的問題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種超支化聚合物改性磁性秸稈吸附材料及其制備方法。本發(fā)明采用超支化聚合物改性的磁性秸稈吸附材料具有吸附量大、吸附速度快、容易分離回收等優(yōu)點。

技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種超支化聚合物改性磁性秸稈吸附材料，是將經(jīng)過預(yù)處理、偶聯(lián)劑和超支化聚合物改性后的植物秸稈與鐵鹽復(fù)合之后制備而成。這種吸附材料的制備方法包含如下步驟：(1)將植物秸稈清洗、烘干、粉碎，取粒徑為60～80目的粉末在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～15％的NaOH溶液中浸泡攪拌5～10小時后抽濾，洗滌至中性并真空干燥，得到預(yù)處理后的秸稈；植物秸稈粉末與NaOH溶液的質(zhì)量體積(g∶mL)比為1∶20～40；(2)將5～10g預(yù)處理后的秸稈加入到200～300mL乙醇中攪拌，然后加入5～10mL硅烷偶聯(lián)劑，在30～80℃條件下反應(yīng)10～30h，反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物用乙醇洗滌，最后真空干燥10～30h，得到偶聯(lián)劑改性后的秸稈；(3)將2g偶聯(lián)劑改性后的秸稈加入到100～300mL去離子水中攪拌，然后加入2.5～20g超支化聚合物，在20～80℃條件下反應(yīng)6～24h，反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物用去離子水洗滌，最后真空干燥10～30h，得到超支化聚合物改性后的秸稈；(4)將1g超支化聚合物改性后的秸稈與鐵元素濃度為0.05～1.0mol/L Fe²⁺/Fe³⁺混合溶液按質(zhì)量體積比為1∶30～150的比例混合，F(xiàn)e²⁺/Fe³⁺混合溶液中兩者的摩爾比為1∶0.5～6，然后在攪拌條件下加入濃度為20～30％的氨水，秸稈與氨水的質(zhì)量體積比為1∶5～25，在60～120℃反應(yīng)2～10小時，整個反應(yīng)過程在無氧條件下進行，反應(yīng)結(jié)束后，利用磁鐵將產(chǎn)物分離，然后用去離子水洗滌并真空干燥，過篩分級去除四氧化三鐵雜質(zhì)，得到超支化聚合物改性磁性秸稈吸附材料。

其中硅烷偶聯(lián)劑是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷中的一種；超支化聚合物是超支化聚乙烯亞胺、端羥基超支化聚酯、端羥基超支化聚乙二醇中的一種。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

1.本發(fā)明采用農(nóng)業(yè)廢棄物植物秸稈為原料，該原料來源廣泛、價格低廉。而且植物秸稈具有生物可降解性，且本身無毒，不會對水體產(chǎn)生二次污染。

2.本發(fā)明制備的改性磁性秸稈吸附材料在外加磁場作用下可以將吸附飽和后的吸附材料從廢水中分離，隨后又可以將吸附的污染物洗脫下來，具有分離回收容易等優(yōu)點。