[發明專利]一種羧甲基化與磷酸化竹纖維及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810749552.0
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN109046263B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 張雪;王培鑫;張建楠;田蓓;趙志超;金志敏
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 馮年群

本發明涉及一種羧甲基化與磷酸化竹纖維材料及其制備方法和應用。其原料由以下質量份的物料通過固相反應制成：竹屑1份，氫氧化鈉1?2份，氯乙酸1?5份，焦磷酸鹽1?5份。該羧甲基化與磷酸化竹子纖維的制備方法主要包括以下步驟：將竹屑粉碎，按一定比例加入氫氧化鈉固體和微量潤濕劑堿化潤脹，然后依次加入氯乙酸和焦磷酸鹽，常溫下研磨使其進行羧甲基化反應和磷酸化反應。經過固相反應制備的羧甲基化與磷酸化的竹纖維取代度高，比表面積大，活性高。將其應用于廢水處理領域，對廢水中重金屬離子有良好的吸附性能。本發明原料來源廣泛，成本低廉，操作簡單易行，實現了廢棄物的利用，有利于環境保護。

技術領域

本發明涉及廢水中重金屬吸附材料技術領域，尤其是涉及一種羧甲基化與磷酸化竹纖維及其制備方法和應用。

背景技術

隨著工業化進程的加快，工業廢水逐漸成為所有廢水中危害最大、也是最難處理的廢水。重金屬污染物都有一定的毒性和生物聚集性，在自然條件下很難降解，如果不加以處理，這些含有較高濃度的重金屬廢水直接排放，將會對人類和環境都造成嚴重的影響。目前去除重金屬的方法中吸附法因其操作簡便、效率高而應用廣泛。當前研發的吸附材料普遍具有以下特點：(1)吸附材料價格貴，改性工藝少；(2)吸附材料比表面積小，液相分散性差，吸附容量低，去除率低；(3)吸附后不易分離，循環使用效果差。因此，高性能吸附材料的開發是吸附法的關鍵。

一根完整的竹子根據需要切割之后，到最后能做成產品的大概只有70％，而剩下的30％就成了毫無用處的廢料。每一件竹制產品經過造型、打磨等工序，都會產生大量的竹屑。竹屑中含有較高的纖維素，纖維素是自然界中存在量最大的一類有機化合物，由于纖維素分子是直鏈分子，結晶度高，水溶性差，嚴重影響了其加工應用。羧甲基纖維素是其最為重要的改性產品，具有良好的水溶性；而磷酸化能增加纖維素對重金屬的吸附，因此，制備羧甲基化和磷酸化的竹纖維吸附劑具有很好的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于為解決上述問題而提供一種羧甲基化與磷酸化竹纖維及其制備方法和應用。本發明中所用原料成本低廉，比表面積大，吸附性能好，尤其經過磷化反應后對重金屬離子吸收效果顯著，吸附后可以憑借過濾的方法很容易地分離。其制備工藝簡單，過程易于控制。

本發明所采用的技術方案是：

一種羧甲基化與磷酸化竹纖維，其由以下重量份的原料通過固相反應制備而成：竹屑1份，氫氧化鈉固體1-2份，氯乙酸1-5份，焦磷酸鈉1-5份。

作為優選，所述羧甲基化與磷酸化的竹纖維取代度范圍為0.85-0.95。高的取代度保證所得到的羧甲基化與磷酸化竹纖維具有優異的重金屬離子吸附性能。

竹纖維具有多孔結構和較大的比表面積，具有良好的吸附性能，但其不溶于水，容易聚集沉淀。堿的加入，不僅能充分活化竹纖維，還能改善竹纖維親水性能，提高吸附效果；羧甲基化也可以使竹纖維具有更好的水溶性；而磷酸化能增加竹纖維對重金屬的吸附性能。本發明中羧甲基化與磷酸化竹纖維采用固相反應制備，取代度高，吸附效果好。

一種如上所述羧甲基化與磷酸化竹纖維的制備方法，該制備過程為固相反應，包括以下步驟：

(1)將配方量的干竹屑粉碎，再稱取配方量的氫氧化鈉固體，加微量潤濕劑潤濕，待冷卻后加入到竹屑中，常溫研磨，促使堿化潤脹4-5小時，得到堿化竹纖維；

(2)稱取配方量的氯乙酸，逐步加入到步驟(1)中所得到的堿化竹纖維中，攪拌均勻，控制溫度在40-80℃，研磨促使羧甲基化反應2-5個小時，得到羧甲基化竹纖維；

(3)稱取配方量的焦磷酸鹽，逐步加入到步驟(2)所得的羧甲基化竹纖維中，控制溫度在40-80℃，研磨促使磷酸化化反應2-5個小時；

(4)將步驟(3)所得的產物水洗至PH等于7，即得羧甲基化與磷酸化的竹纖維。