[發(fā)明專利]一種纖維素季銨鹽吸附劑及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810294212.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN108404885B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳礪;白峻晨;羅娟娟;吳榮城;彭雄;馬巧英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/26
• 分類號(hào): B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 楊燕瑞

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種纖維素季銨鹽吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明制備方法包括：乙烯基咪唑單體聚合得到聚合乙烯基咪唑；纖維素進(jìn)行醚化處理得到醚化纖維素；聚合乙烯基咪唑與醚化纖維素進(jìn)行胺化反應(yīng)得到纖維素季銨鹽吸附劑。本發(fā)明還提供上述方法制備得到的纖維素季銨鹽吸附劑及其在水處理中的應(yīng)用。本發(fā)明的纖維素季銨鹽吸附劑吸附性能好，對(duì)陰離子染料具有優(yōu)異的吸附容量，且成本低，符合綠色環(huán)保的理念，可應(yīng)用于水處理中，特別是含剛果紅廢水處理中。本發(fā)明以可再生的纖維素為原料，來源廣泛，價(jià)格低廉。本發(fā)明中此吸附劑對(duì)于廢水中高濃度剛果紅具有較高的去除能力，吸附容量高于文獻(xiàn)報(bào)道值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種纖維素季銨鹽吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

工業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，也帶來一系列的環(huán)境問題。水體污染也越來越受到重視。染料，尤其是偶氮類染料是水體中有機(jī)污染物之一。它們難以生物降解，對(duì)動(dòng)植物都有較大的毒害作用。因此，移除廢水中的染料是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的治理方法有化學(xué)沉降法、離子交換、膜過濾、化學(xué)氧化/還原、物理吸附法、生物法。在這些方法中，吸附劑具有高效、可靠、裝備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可行等特點(diǎn)而備受矚目。許多吸附劑已經(jīng)應(yīng)用于染料廢水的處理，如活性炭、分子篩、離子交換樹脂、金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬有機(jī)骨架材料等。

可再生資源纖維素具有豐富、廉價(jià)的特點(diǎn)，作為吸附劑用于廢水的處理而受到廣泛關(guān)注。纖維素基吸附劑廣泛用于水體中污染物的移除。然而，這些吸附劑的吸附能力還有待進(jìn)一步提高。

具有離子交換性能的季銨鹽吸附劑作為一種新型的吸附材料，廣泛應(yīng)用于廢水處理中。然而目前的季銨鹽吸附劑，存在原料成本高，對(duì)高濃度廢水處理能力差等缺點(diǎn)。本發(fā)明中，通過聚合乙烯基咪唑-纖維素醚化-胺化三步，制備出一種對(duì)高濃度剛果紅具有較好處理能力的吸附劑。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種纖維素季銨鹽吸附劑的制備方法。

本發(fā)明另一目的在于提供上述方法制備的纖維素季銨鹽吸附劑。

本發(fā)明再一目的在于提供上述纖維素季銨鹽吸附劑在水處理中的應(yīng)用。本發(fā)明纖維素季銨鹽吸附劑吸附性能好，對(duì)陰離子染料具有優(yōu)異的吸附容量，且成本低，符合綠色環(huán)保的理念。

本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：

一種纖維素季銨鹽吸附劑的制備方法，包括：乙烯基咪唑單體聚合得到聚合乙烯基咪唑；纖維素進(jìn)行醚化處理得到醚化纖維素；聚合乙烯基咪唑與醚化纖維素進(jìn)行胺化反應(yīng)得到纖維素季銨鹽吸附劑。

具體包括以下步驟：

(1)乙烯基咪唑在催化劑催化下，30～100℃下聚合反應(yīng)1～24h，得到聚合乙烯基咪唑；

(2)將纖維素、N,N-二甲基甲酰胺、環(huán)氧氯丙烷混合，30～90℃下聚合反應(yīng)10～120min，得到醚化纖維素；

(3)將聚合乙烯基咪唑、醚化纖維素混合，40～110℃下聚合反應(yīng)1～12h，得到纖維素季銨鹽吸附劑。

步驟(2)中按質(zhì)量體積比，g/mL，所述纖維素、N,N-二甲基甲酰胺、環(huán)氧氯丙烷的用量比為1質(zhì)量份：(1.25～2質(zhì)量份)：(2～10體積份)。

步驟(1)中，所述的催化劑可為偶氮二異丁腈(AIBN)等本領(lǐng)域常規(guī)催化劑。其用量為催化量即可。優(yōu)選為體積質(zhì)量比mL:g，1～10體積份乙烯基咪唑：0.2～3質(zhì)量份催化劑；更優(yōu)選為體積質(zhì)量比mL:g，6～10體積份乙烯基咪唑：0.5～2質(zhì)量份催化劑。

步驟(1)中，所述聚合反應(yīng)優(yōu)選在60～90℃下聚合反應(yīng)3～6h。