[發(fā)明專利]一種殼聚糖基復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011091629.3
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112547020B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍麗;柳準(zhǔn);劉卉;韓娟;王肖宇;劉景民
• 申請（專利權(quán)）人: 黃淮學(xué)院;河南省華鼎高分子股份有限公司
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/36;C02F101/34;C02F101/30
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 胡云飛;郭佳效

本發(fā)明屬于水處理用復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種殼聚糖基復(fù)合材料的制備方法。該制備方法包括：(1)將殼聚糖與檸檬酸于溶劑中進行酯化反應(yīng)，分離，得中間體Ⅰ；(2)將中間體Ⅰ與環(huán)氧氯丙烷于溶劑中在堿性條件下進行開環(huán)?接枝反應(yīng)，分離，得中間體Ⅱ；(3)將中間體Ⅱ與氨基硫脲于溶劑中進行取代反應(yīng)，分離。本發(fā)明制備的殼聚糖基復(fù)合材料，通過在殼聚糖上引入富含O的檸檬酸單元、富含N、S的氨基硫脲單元，提供大量的吸附位點，能夠提高該材料在處理廢水時的吸附性能。該復(fù)合材料在處理廢水后可通過簡單的離心進行從水體系中分離出來，并且通過洗脫處理，復(fù)合材料上吸附的物質(zhì)即可被脫去，從而使復(fù)合材料得以再生、重復(fù)利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理用復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種殼聚糖基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

工業(yè)廢水作為工業(yè)三廢之一，嚴(yán)重威脅人類的生命健康。隨著印染工業(yè)的發(fā)展，印染廢水成為工業(yè)廢水的主要來源之一，其排放量約占工業(yè)廢水總排放量的十分之一。印染廢水主要含有染料、染色助劑等有機污染物，因其具有排放量大、色度高、可生化性差、難降解、毒性高等顯著特點，目前已成為較難治理的工業(yè)廢水之一。印染廢水的綜合治理成為一個亟待解決的問題。溴酚藍(lán)是分析化學(xué)中常用的一種酸堿或吸附指示劑，別名4’-四溴苯酚磺酞，其也是一種染料，用于印染紡織品。排入水體的溴酚藍(lán)造成色度和視覺污染，有機染料難以生物降解也是廢水處理的一大難題。

目前，有機染料廢水的處理方法主要有絮凝沉淀法、膜分離技術(shù)、氧化、電化學(xué)法、生物降解法、吸附法等。其中吸附法由于具有投資小、周期短、操作簡便、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，且因吸附法性價比高、操作簡單及處理效率高等優(yōu)勢而倍受關(guān)注，逐漸成為一種經(jīng)濟有效且極具發(fā)展?jié)摿Φ娜コ玖蠌U水的方法。

從蝦殼中提取的殼聚糖具有安全、無毒、無味、無害、抗菌、易于生物降解、不污染環(huán)境的性質(zhì)，相關(guān)研究涉及化工、紡織、印染、造紙、涂料、顏料、染料、飼料、食品、煙草、化妝品、醫(yī)療、藥物、生物、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。殼聚糖結(jié)構(gòu)鏈上含有許多具有活性的氨基和羥基，在廢水處理中用作重金屬離子配合劑和有機物的絮凝劑方面具有優(yōu)勢，殼聚糖處理廢水中的污染物的研究越來越受到重視。未經(jīng)改性的殼聚糖，盡管具有良好的吸附性能，但由于其在水中溶解性差、分子量小、質(zhì)輕、吸附架橋能力差，容易分散/漂浮在水溶液中，用以處理廢水后難以將其從水中分離，從而造成水體的二次污染，因此未經(jīng)改性的殼聚糖吸附處理廢水中有機污染物的效果較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種殼聚糖基復(fù)合材料的制備方法，以提高殼聚糖基水處理劑的吸附性能以及處理后與水體的分離性能。

本發(fā)明的殼聚糖基復(fù)合材料的制備方法的具體技術(shù)方案為：

一種殼聚糖基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將殼聚糖與檸檬酸于溶劑中進行酯化反應(yīng)，分離，得中間體Ⅰ；(2)將步驟(1)所得的中間體Ⅰ與環(huán)氧氯丙烷于溶劑中在堿性條件下進行開環(huán)-接枝反應(yīng)，分離，得中間體Ⅱ；(3)將步驟(2)所得的中間體Ⅱ與氨基硫脲于溶劑中進行取代反應(yīng)，分離，得殼聚糖基復(fù)合材料。

本發(fā)明制備的殼聚糖基復(fù)合材料，通過在殼聚糖上引入富含O的檸檬酸單元、富含N、S的氨基硫脲單元，提供大量的吸附位點，能夠提高該復(fù)合材料在處理廢水時的吸附性能，對溴酚藍(lán)的吸附率可達(dá)99％。另外，該復(fù)合材料在處理廢水后可通過簡單的離心從水體系中分離出來，并且通過洗脫處理，復(fù)合材料上吸附的物質(zhì)即可被脫去，從而使復(fù)合材料得以再生、重復(fù)利用。

殼聚糖中含有豐富的羥基、氨基，為其改性提供豐富的反應(yīng)位點。通過檸檬酸、環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)改性，形成殼聚糖微球高分子復(fù)合物。實驗表明，該殼聚糖基復(fù)合材料對廢水中溴酚藍(lán)具有優(yōu)異的吸附去除效果。該殼聚糖基復(fù)合材料也可以用于其他含顯色劑、染料、金屬離子的廢水的凈化處理中。

該復(fù)合材料對殼聚糖的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，能夠使得N、O、S原子的吸附作用充分發(fā)揮，吸附能力比未經(jīng)改性的殼聚糖更強，可以處理廢水中有毒有害的有機污染物。