[發(fā)明專利]一種具有吸附重金屬功能的聚乙烯亞胺改性廢紙纖維材料的優(yōu)化制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210059484.1
• 申請(qǐng)日: 2022-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN114377656A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙方波;劉翔宇;蔣金婷;耿成寶;周越;梁安琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱益希歐材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J20/24
• 分類號(hào): B01J20/24;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/20
• 代理公司: 溫州市品創(chuàng)專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 33247
• 代理人: 吳海云

本發(fā)明涉及一種具有從含重金屬的工業(yè)廢水及生活用水中吸附并提取重金屬的可降解多氨基改性廉價(jià)紙纖維材料，具體的說涉及一種具有吸附重金屬功能的聚乙烯亞胺改性廢紙纖維材料的優(yōu)化制備方法。本發(fā)明利用富含纖維素的紙材料為基底制備了改性紙吸附材料，提供了一種新型的可用于快速去除重金屬離子的新型改性紙纖維材料的制備方法。該吸附材料表面官能團(tuán)密度大，具有普適性，能適用于各種多纖維素材料。本發(fā)明的改性多氨基紙吸附材料具有去除率高，吸附容量大，吸附速率快，吸附重金屬離子種類多，回收簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所用的原料紙纖維材料為常見生活產(chǎn)品,廉價(jià)易得、安全環(huán)保、可生物降解。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、操作易控,便于批量生產(chǎn)及加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有從含重金屬的工業(yè)廢水及生活用水中吸附并提取重金屬的可降解多氨基改性廉價(jià)紙纖維材料，具體的說涉及一種具有吸附重金屬功能的聚乙烯亞胺改性廢紙纖維材料的優(yōu)化制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

人類的生產(chǎn)活動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生大量含重金屬離子的廢水，這些重金屬離子釋放到環(huán)境中會(huì)對(duì)自然水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染，破壞生態(tài)平衡，對(duì)動(dòng)物和人類構(gòu)成嚴(yán)重威脅，處理這類廢水已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的全球性問題。在解決這個(gè)問題的方法中，使用能夠捕捉污染物的吸附材料得到廣泛關(guān)注，重金屬離子被吸附時(shí)會(huì)從水體中移除，從而達(dá)到減少水體內(nèi)重金屬離子含量的目的。該方法處理方式簡(jiǎn)便，通過特定官能團(tuán)與金屬離子形成化學(xué)鍵去除或回收水體中的重金屬離子，可以有效地降低重金屬的含量。

天然高分子吸附材料由于來源范圍廣泛，無污染和可再生而受到了科學(xué)家的青睞，被廣泛用于去除廢水中的重金屬離子。植物纖維材料來源在天然纖維中最為廣泛，以纖維素為代表，其每個(gè)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)含有2個(gè)仲羥基和1個(gè)伯羥基羥基，經(jīng)過氧化后形成醛基，可對(duì)其進(jìn)行改性用于重金屬的吸附，具有廣闊的應(yīng)用前景。日常生活中的紙材料中含有大量天然植物纖維素，通過將植物纖維原料粉碎、蒸煮、洗滌、篩選、漂白、凈化、烘干，并在其中加入碳酸鈣等助劑輔助成型、改善機(jī)械強(qiáng)度，最后定型為薄紙。日常生活中，紙張廢棄后，價(jià)格低廉，但廢紙作為植物纖維的產(chǎn)品，具有大量植物纖維，具有較多的接枝活性位點(diǎn)，親水可降解，是制備吸附材料的良好基體。

聚乙烯亞胺(PEI)具有合成工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化等強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，其具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，其分子之間沒有纏結(jié)且呈多支化結(jié)構(gòu)，含有較多的胺基，伯胺、仲胺、叔胺比例約為1:2:1，分子鏈末端含有大量的活性基團(tuán)，而纖維素經(jīng)過NaIO₄定向氧化后使其結(jié)構(gòu)單元中的仲羥基氧化為醛基，再采用戊二醛對(duì)剩余的羥基交聯(lián)處理增加醛基數(shù)量，隨后可通過氨基與醛基產(chǎn)生席夫堿反應(yīng)將聚乙烯亞胺接枝到經(jīng)過氧化交聯(lián)處理后的紙纖維上。

本文以紙纖維為原料，在其多羥基的基礎(chǔ)上，經(jīng)過氧化交聯(lián)處理，將聚乙烯亞胺接枝到紙纖維上,制備具有吸附和提取重金屬離子的改性紙纖維材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有吸附重金屬功能的聚乙烯亞胺改性廢紙纖維材料的優(yōu)化制備方法，將較為致密的紙材料作為起始材料，經(jīng)氧化處理后紙材料內(nèi)纖維素六元環(huán)打開形成醛基，紙材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)由致密變?yōu)樗缮?，表面變得粗糙，比表面積增加，反應(yīng)的可及性增加，易對(duì)其進(jìn)行改性；通過戊二醛對(duì)其交聯(lián)處理，導(dǎo)入更多的醛基，增加其內(nèi)部反應(yīng)位點(diǎn)，進(jìn)一步提高與聚乙烯亞胺的接枝量；之后用含有聚乙烯亞胺的水溶液進(jìn)行接枝，進(jìn)而引入大量氨基，吸附能力進(jìn)一步增強(qiáng)；同時(shí)重金屬離子易于與纖維上的氨基(-NH₂)結(jié)合，并且可以通過酸或堿處理再次釋放,達(dá)到提取重金屬的效果。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

(1)將白色聚乙烯亞胺改性廢紙纖維材料裁剪成10mm*30mm大小，置于真空干燥箱60℃恒溫干燥12h至恒重；