CN102744042A - 氨基化改性胶原纤维吸附剂的合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种氨基化改性胶原纤维吸附剂的合成方法，属于制革行业中的铬鞣含Cr（VI）废水处理技术，本发明为克服现有技术存在的吸附剂用量大，吸附不彻底，且易产生二次污染的问题，提供一种具有高选择性的氨基化改性胶原纤维吸附剂，其是通过胶原纤维的制备，胶原纤维的氨基化改性，吸附剂的制备得到氨基化改性胶原纤维吸附剂。本发明制备的吸附剂选择性高，吸附彻底，可有效解决铬鞣革废水污染问题；经解吸后可重复利用；合成方法简单，易实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及制革工业中的铬鞣含Cr（VI）废水处理方法，具体涉及一种氨基化改性胶原纤维吸附剂的合成方法。
背景技术
皮革行业在我国占有极其重要地位，要实现可持续发展，首先要解决污染问题。铬鞣法产生含Cr(III)废液的浓度达到3-8g/L-1（以Cr2O3计），Cr(III)与Cr(VI)之间会相互转换，环境中的铬以Cr（Ⅵ）则以铬酸根阴离子形式存在。与Cr（Ⅲ）相比，Cr（Ⅵ）具有更强的致癌和致突变能力，其毒性是Cr（Ⅲ）的100多倍；同时，Cr（Ⅵ）具有很强的氧化能力和迁移能力，对生态环境和人类健康构成严重威胁对环境造成严重的污染的同时浪费了大量的铬矿资源。因此，有效处理含Cr(VI)废液中的是皮革行业可持续发展需解决的重大问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服现有技术存在的吸附剂用量大，吸附不彻底，且易产生二次污染问题的氨基化改性胶原纤维吸附剂的合成方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1）胶原纤维的制备
将生皮经过酸处理、酶处理，碱处理、脱碱、脱水后干燥制得胶原纤维（见猪皮酸松弛胶原纤维的制备及性能表征，2007年5月第39卷第3期），将胶原纤维用纱布包裹后浸入蒸馏水中，并向蒸馏水中加入胶原纤维质量0.15%的防腐剂ICPC-20；
2）多胺基化合物改性胶原纤维制备氨基化胶原纤维：
将步骤1）浸泡后的胶原纤维按胶原纤维中羧基与多胺基化合物为1:0.6~1.5的摩尔比将胶原纤维与多胺基化合物加入三口瓶中，然后再向三口瓶中按每摩尔胶原纤维加入50~300ml的溶剂，升温至20~60℃，开动搅拌器开始搅拌，混合均匀后分三次加入胶原纤维质量百分比为3%~8%的催化剂，保温反应3~8h，反应结束后在100~200℃用R系列旋转蒸发仪抽掉水和未反应完的多胺基化合物，将产物用水和溶剂交替洗涤后于30~100℃下烘干至恒重得氨基化改性胶原纤维；
3）吸附剂的制备：
将步骤2）制备的氨基化改性胶原纤维在玛瑙研钵中碾磨后过100目筛网得氨基化改性胶原纤维吸附剂。
所述的溶剂为水、化学纯的丙酮、乙醚、N,N-二甲基乙酰胺、三氯甲烷、四氯甲烷或异丙醇。
所述的多胺基化合物为化学纯的乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、1,3-丙二胺或1,6-己二胺。
所述的催化剂为化学纯的1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N,N'二异丙基碳二酰亚胺或N,N'-二环己基碳二亚胺。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明所使用的原材料胶原纤维来源广泛、无毒，是一种典型的两性聚电解质，同时富含氨基、羧基、羟基等活性官能团，但其所含的氨基数量是有限的，所以为了提高其吸附能力，利用胶原纤维上羧基与多胺基化合物发生酰胺化反应后增加其氨基活性官能团含量，碾磨后通过筛网即可制备吸附剂。本产品对Cr(VI)吸附选择性高，价格低廉、处理效率高，易于工业化生产，对多浊度、碱度、有机物含量的变化有较强的适应性，性能稳定，可再生性好，易于回收，吸附剂生产及使用过程对环境不会造成二次污染，具有良好的应用前景。
具体实施方式：
实施例1：
1）胶原纤维的制备
将生皮经过酸处理、酶处理，碱处理、脱碱、脱水后干燥制得胶原纤维（见猪皮酸松弛胶原纤维的制备及性能表征，2007年5月第39卷第3期），将胶原纤维用纱布包裹后浸入蒸馏水中，并向蒸馏水中加入胶原纤维质量0.15%的防腐剂ICPC-20；
2）多胺基化合物改性胶原纤维制备氨基化胶原纤维：
将步骤1）浸泡后的胶原纤维按胶原纤维中羧基与多胺基化合物化学纯的乙二胺按1：0.6的摩尔比将胶原纤维与多胺基化合物加入三口瓶中，然后再向三口瓶中按每摩尔胶原纤维加入50ml的水，升温至20℃，开动搅拌器开始搅拌，混合均匀后分三次加入胶原纤维质量百分比为3%的催化剂化学纯的1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，保温反应3h，反应结束后在100℃用R系列旋转蒸发仪抽掉水和未反应完的多胺基化合物，将产物用水和水、化学纯的丙酮交替洗涤后于30℃下烘干至恒重得氨基化改性胶原纤维；
3）吸附剂的制备：
将步骤2）制备的氨基化改性胶原纤维在玛瑙研钵中碾磨后过100目筛网得氨基化改性胶原纤维吸附剂。
实施例2：
1）胶原纤维的制备
将生皮经过酸处理、酶处理，碱处理、脱碱、脱水后干燥制得胶原纤维（见猪皮酸松弛胶原纤维的制备及性能表征，2007年5月第39卷第3期），将胶原纤维用纱布包裹后浸入蒸馏水中，并向蒸馏水中加入胶原纤维质量0.15%的防腐剂ICPC-20；
2）多胺基化合物改性胶原纤维制备氨基化胶原纤维：
将步骤1）浸泡后的胶原纤维按胶原纤维中羧基与多胺基化合物化学纯的二乙烯三胺按1：0.8的摩尔比将胶原纤维与多胺基化合物加入三口瓶中，然后再向三口瓶中按每摩尔胶原纤维加入100ml的化学纯的丙酮，升温至50℃，开动搅拌器开始搅拌，混合均匀后分三次加入胶原纤维质量百分比为5%的催化剂化学纯的N,N'二异丙基碳二酰亚胺，保温反应5h，反应结束后在160℃用R系列旋转蒸发仪抽掉水和未反应完的多胺基化合物，将产物用水和水、化学纯的乙醚交替洗涤后于80℃下烘干至恒重得氨基化改性胶原纤维；
3）吸附剂的制备：
将步骤2）制备的氨基化改性胶原纤维在玛瑙研钵中碾磨后过100目筛网得氨基化改性胶原纤维吸附剂。
实施例3：
1）胶原纤维的制备
将生皮经过酸处理、酶处理，碱处理、脱碱、脱水后干燥制得胶原纤维（见猪皮酸松弛胶原纤维的制备及性能表征，2007年5月第39卷第3期），将胶原纤维用纱布包裹后浸入蒸馏水中，并向蒸馏水中加入胶原纤维质量0.15%的防腐剂ICPC-20；
2）多胺基化合物改性胶原纤维制备氨基化胶原纤维：
将步骤1）浸泡后的胶原纤维按胶原纤维中羧基与多胺基化合物化学纯的三乙烯四胺按1：1的摩尔比将胶原纤维与多胺基化合物加入三口瓶中，然后再向三口瓶中按每摩尔胶原纤维加入200ml的化学纯的乙醚，升温至30℃，开动搅拌器开始搅拌，混合均匀后分三次加入胶原纤维质量百分比为8%的催化剂化学纯的N,N'-二环己基碳二亚胺，保温反应8h，反应结束后在130℃用R系列旋转蒸发仪抽掉水和未反应完的多胺基化合物，将产物用水和水、化学纯的丙酮、交替洗涤后于50℃下烘干至恒重得氨基化改性胶原纤维；
3）吸附剂的制备：
将步骤2）制备的氨基化改性胶原纤维在玛瑙研钵中碾磨后过100目筛网得氨基化改性胶原纤维吸附剂。
实施例4：
1）胶原纤维的制备
将生皮经过酸处理、酶处理，碱处理、脱碱、脱水后干燥制得胶原纤维（见猪皮酸松弛胶原纤维的制备及性能表征，2007年5月第39卷第3期），将胶原纤维用纱布包裹后浸入蒸馏水中，并向蒸馏水中加入胶原纤维质量0.15%的防腐剂ICPC-20；
2）多胺基化合物改性胶原纤维制备氨基化胶原纤维：
将步骤1）浸泡后的胶原纤维按胶原纤维中羧基与多胺基化合物化学纯的1,3-丙二胺按1：1.2的摩尔比将胶原纤维与多胺基化合物加入三口瓶中，然后再向三口瓶中按每摩尔胶原纤维加入150ml的化学纯的N,N-二甲基乙酰胺，升温至40℃，开动搅拌器开始搅拌，混合均匀后分三次加入胶原纤维质量百分比为4%的催化剂化学纯的1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，保温反应4h，反应结束后在180℃用R系列旋转蒸发仪抽掉水和未反应完的多胺基化合物，将产物用水和水、化学纯的丙酮交替洗涤后于100℃下烘干至恒重得氨基化改性胶原纤维；
3）吸附剂的制备：
将步骤2）制备的氨基化改性胶原纤维在玛瑙研钵中碾磨后过100目筛网得氨基化改性胶原纤维吸附剂。
实施例5：
1）胶原纤维的制备
将生皮经过酸处理、酶处理，碱处理、脱碱、脱水后干燥制得胶原纤维（见猪皮酸松弛胶原纤维的制备及性能表征，2007年5月第39卷第3期），将胶原纤维用纱布包裹后浸入蒸馏水中，并向蒸馏水中加入胶原纤维质量0.15%的防腐剂ICPC-20；
2）多胺基化合物改性胶原纤维制备氨基化胶原纤维：
将步骤1）浸泡后的胶原纤维按胶原纤维中羧基与多胺基化合物化学纯的1,6-己二胺为1：1.5的摩尔比将胶原纤维与多胺基化合物加入三口瓶中，然后再向三口瓶中按每摩尔胶原纤维加入300ml的化学纯的四氯甲烷，升温至60℃，开动搅拌器开始搅拌，混合均匀后分三次加入胶原纤维质量百分比为6%的催化剂化学纯的N,N'-二环己基碳二亚胺，保温反应6h，反应结束后在200℃用R系列旋转蒸发仪抽掉水和未反应完的多胺基化合物，将产物用水和水、化学纯的乙醚交替洗涤后于60℃下烘干至恒重得氨基化改性胶原纤维；
3）吸附剂的制备：
将步骤2）制备的氨基化改性胶原纤维在玛瑙研钵中碾磨后过100目筛网得氨基化改性胶原纤维吸附剂。
Claims (4)
1.一种氨基化改性胶原纤维吸附剂的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
1）胶原纤维的制备
将生皮经过酸处理、酶处理，碱处理、脱碱、脱水后干燥制得胶原纤维，将胶原纤维用纱布包裹后浸入蒸馏水中，并向蒸馏水中加入胶原纤维质量0.15%的防腐剂ICPC-20；
2）多胺基化合物改性胶原纤维制备氨基化胶原纤维：
将步骤1）浸泡后的胶原纤维按胶原纤维中羧基与多胺基化合物为1:0.6~1.5的摩尔比将胶原纤维与多胺基化合物加入三口瓶中，然后再向三口瓶中按每摩尔胶原纤维加入50~300ml的溶剂，升温至20~60℃，开动搅拌器开始搅拌，混合均匀后分三次加入胶原纤维质量百分比为3%~8%的催化剂，保温反应3~8h，反应结束后在100~200℃用R系列旋转蒸发仪抽掉水和未反应完的多胺基化合物，将产物用水和溶剂交替洗涤后于30~100℃下烘干至恒重得氨基化改性胶原纤维；
3）吸附剂的制备：
将步骤2）制备的氨基化改性胶原纤维在玛瑙研钵中碾磨后过100目筛网得氨基化改性胶原纤维吸附剂。
2.根据权利要求1所述的氨基化改性胶原纤维吸附剂的合成方法，其特征在于：所述的溶剂为水、化学纯的丙酮、乙醚、N,N-二甲基乙酰胺、三氯甲烷、四氯甲烷或异丙醇。
3.根据权利要求1所述的氨基化改性胶原纤维吸附剂的合成方法，其特征在于：所述的多胺基化合物为化学纯的乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、1,3-丙二胺或1,6-己二胺。
4.根据权利要求1所述的氨基化改性胶原纤维吸附剂的合成方法，其特征在于：所述的催化剂为化学纯的1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N,N'二异丙基碳二酰亚胺或N,N'-二环己基碳二亚胺。
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| CN105817210A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-08-03 | 马鞍山中创环保科技有限公司 | 一种弱碱性离子交换纤维的制备方法 |
| CN111229173A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-05 | 四川大学 | 一种氨基化胶原纤维吸附材料及其制备方法和应用 |
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2012
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