CN103145857A

CN103145857A - 一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法

Info

Publication number: CN103145857A
Application number: CN2013101058289A
Authority: CN
Inventors: 杨再福; 曾钰
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: CN103145857B

Abstract

本发明涉及一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，包括：（1）将加拿大一枝黄花茎秆粉碎后浸入碱溶液中，抽滤后洗涤，干燥得碱纤维素；（2）将上述碱纤维素加入到异丙醇中，然后滴加2滴浓氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷，在常温下搅拌反应，抽滤洗涤；（3）将处理后的纤维素加入到三甲胺水溶液中，反应完毕后洗涤，抽滤干燥，得到干燥产物；（4）将上述干燥产物加入到FeSO₄水溶液中，搅拌均匀再加入蒸馏水、甲基丙烯酸和饱和吸附的纤维素，超声震荡后漂白，再浸洗搅拌，抽滤后洗涤、干燥即得。本发明的操作简单，既约了生产成本又保护了环境；本发明得到的两性纤维素对重金属六价铬和印染废水有较强的处理与吸附能力，可重复使用。

Description

一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法

技术领域

本发明属于两性纤维素的制备领域，特别涉及一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法。

背景技术

加拿大一枝黄花（Solidago canadensis），又名黄莺、米兰、幸福花，为菊科一枝黄花属多年生草本植物。原产北美，现在中国及欧洲的许多地方成为入侵植物。加拿大一枝黄花具有极强的繁殖和快速占有空间的能力，已在我国沿海地区十多个省市迅速扩散蔓延，已发展成大规模分布并难以控制的有害入侵植物。

两性纤维素是碱纤维通过羧甲基化和季铵化反应合成的纤维素衍生物，在纤维素的葡萄糖单元结构上引入阴离子基团和阳离子基团两种功能性基团，可分离富集水中的重金属、无机阴离子或水溶性有机污染物。当前两性纤维素的制备工艺可用蒸汽闪爆预处理从植物中提取纤维素，再通过碱蒸煮及漂白以制取羧甲基纤维素CMC，再通过氮气升温一系列反应获取两性纤维素。其中高压蒸汽闪爆器成本高，且羧甲基取代度不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，该方法操作简单，以加拿大一枝黄花作为原料既约了生产成本又保护了环境。

本发明的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，包括：

（1）将加拿大一枝黄花茎秆粉碎至60-100目，浸入碱溶液中，搅拌0.5-5小时，静置浸泡12-36小时，抽滤后，将滤渣用蒸馏水洗涤至pH值为6-8，再真空干燥，即得碱纤维素；

（2）将上述碱纤维素加入到异丙醇中，搅拌10-30分钟，使碱纤维素溶解；然后滴加1-3滴质量浓度为35%-40%的氢氧化钠溶液，再加入环氧氯丙烷，在常温下搅拌反应20-30小时，停止反应，抽滤后，调节pH值为6-8；

（3）将经过步骤（2）处理后的纤维素加入到质量浓度为30-35%的三甲胺水溶液中，于65-80℃反应6-8小时，停止反应，将得到的纤维素用蒸馏水洗涤至pH值为6-8，抽滤，真空干燥，得到干燥产物；

（4）将上述干燥产物加入到FeSO₄水溶液中，加入蒸馏水、3%-30%的甲基丙烯酸溶液和饱和吸附的纤维素，搅拌均匀，超声震荡10-20分钟，然后在搅拌条件于60-80℃下，加入H₂O₂溶液漂白，再用乙醇溶液浸洗搅拌，抽滤后用蒸馏水洗涤，真空干燥，即得两性纤维素。

步骤（1）中所述的碱溶液为质量浓度为15%-20%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

步骤（1）中所述的真空干燥的烘干温度为50-90℃。

步骤（2）中所述的异丙醇用量是碱纤维素质量的10-15倍。

步骤（2）中所述的环氧氯丙烷用量是碱纤维素质量的3-6倍。

步骤（3）中所述的三甲胺水溶液的用量是经过步骤（2）处理后的纤维素质量的3-6倍。

步骤（4）中所述的FeSO₄水溶液的质量浓度为0.8%-1.2%，其用量是所述干燥产物质量的3-5倍。

步骤（4）所述的搅拌均匀中搅拌时间为25-30分钟。

步骤（4）中所述的H₂O₂溶液的质量浓度为30%，其用量为干燥产物质量的0.2-3倍。

步骤（4）中所述的乙醇溶液的质量浓度为95%，其用量为干燥产物质量的0.3-5倍。

步骤（4）所述的蒸馏水用量是所述干燥产物质量的10-15倍，甲基丙烯酸用量是所述干燥产物质量的3-6倍。

本发明以加拿大一枝黄花为原料，用异丙醇为溶剂，其制备的两性纤维素可节约生产成本，对重金属六价铬和印染废水有较强的处理与吸附能力，经吸附后可利用碱溶液清洗反复使用，不会对环境造成二次污染。

有益效果：

（1）本发明的操作简单，以加拿大一枝黄花作为原料既约了生产成本又保护了环境，经济效益好；

（2）本发明得到的两性纤维素对重金属六价铬和印染废水有较强的处理与吸附能力，可重复使用，不会对环境造成二次污染。

附图说明

图1为本发明技术方案的制备流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

将加拿大一枝黄花茎秆粉碎至80目，浸入17.5%的氢氧化钠溶液中，搅拌1小时，静止浸泡24小时，用真空抽滤机抽干，再用蒸馏水洗涤至pH为6－8，在60℃真空干燥箱中烘干，即得碱纤维素。

将碱纤维素放入圆底烧瓶中，然后加入70mL异丙醇，放入磁力搅拌器中搅拌20分钟，使碱纤维素溶解。向其中滴加2滴40%的浓氢氧化钠溶液，再加入20mL环氧氯丙烷，在常温下搅拌反应24小时，停止反应，抽滤后的纤维素依次用丙酮、水、丙酮洗涤至pH为6－8。

将过滤后的纤维素转入另一个圆底烧瓶中，向其中加入20mL三甲胺水溶液，水浴加热反应6小时，停止反应，将纤维素用蒸馏水洗涤至pH为6－8，抽滤，在真空干燥箱中烘干，得到干燥产物。

将干燥产物加入20mL浓度为1%的FeSO₄·7H₂O溶液中，搅拌均匀，静置30分钟。在圆底烧瓶中依次加入50mL蒸馏水、20mL甲基丙烯酸和饱和吸附的纤维素，超声震荡10分钟。将混合物在搅拌条件下水浴升温至60℃，加入30%的H₂O₂溶液漂白。用质量分数为95%的乙醇溶液浸洗搅拌，抽滤，再用蒸馏水洗涤，抽滤后真空干燥，得到两性纤维素。

实施例2

两性纤维素对六价铬的吸附情况。

所需药品：（a）重铬酸钾（AR）,国药集团化学试剂有限公司

（b）二苯碳酰二肼（AR）,国药集团化学试剂有限公司

向250mL初始质量浓度为20mg/L的重铬酸钾溶液中加入0.5g加拿大一枝黄花两性纤维素。用封口膜封好后，在30℃摇床转速为150r/min的条件下进行振荡吸附。经240分钟的吸附后，移取20.00ml溶液于小烧杯中，经0.45μm的微孔滤膜过滤、静置。

用紫外可见分光光度计在540nm的波长下测定剩余浓度C_t。计算t时刻加拿大一枝黄花两性纤维素对各组分的吸附量Q_t和去除率η：

Q_{t} = (C_{0} - C_{t}) \frac{V}{m_{c}}

η = \frac{C_{0} - C_{t}}{C_{0}} \times 100 %

实施例2中六价铬的吸附量为8.47mg·g^-1，去除率为84，7%。

实施例3

分别向250mL初始质量浓度为500μmol/L的结晶紫和亚甲基蓝溶液中各加入0.5g加拿大一枝黄花两性纤维素。用封口膜封好后，在30℃摇床转速为150r/min的条件下进行振荡吸附。经240分钟的吸附后，移取20.00ml溶液于小烧杯中，经0.45μm的微孔滤膜过滤、静置。用紫外可见分光光度计分别在590nm和662nm的波长下测定剩余浓度C_t。

实施例3中利用两性纤维素处理结晶紫溶液，在35-37分钟内达到吸附平衡此时结晶紫浓度为1.085μmol/L，去除率达到99.7%。利用两性纤维素处理亚甲基蓝溶液，在10分钟内达到吸附平衡，去除率为99%。

Claims

1.一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，包括：

（1）将加拿大一枝黄花茎秆粉碎至60-100目，浸入碱溶液中，搅拌0.5-5小时，静置浸泡12-36小时，抽滤后，将滤渣用蒸馏水洗涤至pH值为6-8，再真空干燥，得碱纤维素；

（2）将上述碱纤维素加入到异丙醇中，搅拌10-30分钟，使碱纤维素溶解；然后滴加氢氧化钠溶液，再加入环氧氯丙烷，在常温下搅拌反应20-30小时，停止反应，抽滤后，将滤渣依次用丙酮、水、丙酮洗涤至pH值为6-8；

（4）将上述干燥产物加入到FeSO₄水溶液中，搅拌均匀，静置后再加入蒸馏水、甲基丙烯酸溶液和饱和吸附的纤维素，超声震荡10-20分钟，然后在搅拌条件于60-80℃下，加入H₂O₂溶液漂白，再用乙醇溶液浸洗搅拌，抽滤后用蒸馏水洗涤，真空干燥，即得两性纤维素。

2.根据权利要求1所述的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的碱溶液为质量浓度为15%-20%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

3.根据权利要求1所述的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的真空干燥的烘干温度为50-90℃。

4.根据权利要求1所述的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的异丙醇用量是碱纤维素质量的10-15倍。

5.根据权利要求1所述的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的环氧氯丙烷用量是碱纤维素质量的3-6倍。

6.根据权利要求1所述的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的三甲胺水溶液的用量是经过步骤（2）处理后的纤维素质量的3-6倍。

7.根据权利要求1所述的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，其特征在于：步骤（4）中所述的FeSO₄水溶液的质量浓度为0.8%-1.2%，其用量是所述干燥产物质量的3-5倍。

8.根据权利要求1所述的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，其特征在于：步骤（4）所述的搅拌均匀中搅拌时间为25-30分钟。

9.根据权利要求1所述的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，其特征在于：步骤（4）中所述的H₂O₂溶液的质量浓度为30%，其用量为干燥产物质量的0.2-3倍；所述的乙醇溶液的质量浓度为95%，其用量为0.3-5倍。

10.根据权利要求1所述的一种利用加拿大一枝黄花制备两性纤维素的方法，其特征在于：步骤（4）所述的蒸馏水用量是所述干燥产物质量的10-15倍，甲基丙烯酸溶液用量是所述干燥产物质量的3-6倍。