[發明專利]一種羧基改性磁性淀粉基吸附材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110038562.5
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112774641A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 侯成敏;馬含笑;曹從軍
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王敏強

本發明公開了一種羧基改性磁性淀粉基吸附材料的制備方法，具體包括如下步驟：步驟1，制備四氧化三鐵磁性淀粉顆粒；步驟2，根據步驟1所得產物制備羧基改性磁性淀粉基吸附劑材料。本發明以淀粉作為主要基底材料，通過丙烯酸對磁性淀粉顆粒進行改性，使所述羧基改性磁性淀粉基吸附劑材料具有高吸附效率、不溶于水，可循環使用的性能。

技術領域

本發明屬于聚合物材料技術領域，涉及一種羧基改性磁性淀粉基吸附材料的制備方法。

背景技術

隨著工業化進程的不斷推進，大量重金屬離子、染料廢水隨著礦業開采及冶煉、化肥制造、電池制造、電鍍、印染紡織等行業的工業廢水排放進入土壤和水體，對土壤和水體造成了嚴重污染。這些重金屬離子不可降解，其危害還會通過食物鏈的富集作用被進一步放大，不僅對我們人類自身健康不利，而且會嚴重威脅到生態系統的平衡。化學沉淀法、離子交換、膜分離、光催化、生物處理以及離子吸附等方法常用于工業廢水的處理中，但是這些方法各有局限性，如化學沉淀法會產生大量不易處理的污泥，生物處理對環境的要求比較苛刻，膜分離需要高額的運營成本，光催化的處理過程過于緩慢，離子吸附由于其所用材料來源廣泛、制備工藝方法簡單、成本低廉等優點，被廣泛應用于重金屬廢水及染料廢水的處理中。

離子吸附常用的材料包括：無機材料、天然高分子材料、生物炭材料、磁性材料等。其中，淀粉作為成本低廉、綠色環保可再生、降解的天然高分子材料，含有大量活性羥基集團以及糖苷鍵，但由于其吸附位點有限，不易分離等局限性，需要對其進行改性處理。磁性材料由于其具有超順磁性，通過外加磁場可進行吸附材料的分離和回收，與傳統分離方法如過濾、離心相比，磁性材料更方便高效率，具有良好的可重復利用性能。通過化學改性制備的磁性淀粉基吸附材料，在廢水處理中有著較多的研究應用。

中國專利CN107486178A公開了一種胺化交聯型MA/AA接枝黃原酸酯化木薯淀粉磁性印跡微球的制備及對鉛離子吸附，所述制備方法包括：首先合成胺化交聯型丙烯酸甲酯/丙烯酸接枝黃原酸酯化木薯淀粉，在反乳相溶液中用該復合變性淀粉衍生物將四氧化三鐵包裹到變性淀粉內部來合成胺化交聯型AA/MA接枝黃原酸酯化木薯淀粉磁性微球；采用Pb²⁺為印記離子，環氧氯丙烷為交聯劑在堿性條件下反應，再用濃度為0.1mol/L的EDTA溶液振蕩解吸制備得胺化交聯型MA/AA接枝黃原酸酯化木薯淀粉磁性印跡微球。所述微球對Pb²⁺的吸附容量達12.68mg/g，Pb²⁺去除率可達91.50％。所述產物具有識別性、特異選擇性、預定性等，能用于金屬離子吸附、分離和富集。

中國專利CN110180517A公開了一種一種淀粉/聚乙烯亞胺復合磁性吸附材料的制備方法，所述制備方法包括：首先將納米化載體四氧化三鐵在0.125mol/l HCl溶液中超聲分散，用蒸餾水和無水乙醇洗滌多次，完全去除HCl；其次將酸化的四氧化三鐵用氨水、正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化銨處理得到介孔四氧化三鐵；然后在N₂保護下，通過混合一定比例的吡啶、氨水和硅烷偶聯劑，不斷攪拌，得到氨基功能化介孔四氧化三鐵；最后將淀粉溶解在二甲基亞砜中，加入硅烷偶聯劑，在氬氣氛圍中90℃下反應12h；加入聚乙烯亞胺溶液、氨基功能化介孔四氧化三鐵和戊二醛60℃下反應12h，得到吸附劑。所述吸附劑具有高的比表面積，而且有豐富的羥基和氨基等官能團，可以快速螯合汞離子，適用于連續流水處理系統。

然而現有的技術中，由于淀粉在53℃以上溫度會發生糊化，使淀粉基與其復合材料發生脫落，影響吸附效果。同時，為了增加淀粉基吸附材料的活性吸附位點，提高與其他基材結合的牢固度，現有的磁性淀粉基改性吸附材料在改性過程中往往使用大量的交聯劑，使制備磁性淀粉基改性吸附材料的成本大大提高，工藝更加繁瑣，難以在工業廢水的處理中實現大規模應用。

因此，開發一種成本低廉、工藝簡單、有良好耐久性能，同時具有較高的吸附性能的磁性淀粉基吸附材料的制備方法，是目前亟需解決的問題。

發明內容