CN104371117B - 一种木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法,步骤为(1)将碱木质素溶解,加入二乙烯三胺混合,再加入装有石蜡与Span‑80混合液的反应器中,加热,搅拌反应0.5~1h;(2)滴加甲醛溶液,继续搅拌3~5h,后停止加热,冷却至室温后滴加1~3mL二硫化碳,继续搅拌1~2h后停止反应;(3)用石油醚、无水乙醇、去离子水洗涤至中性,将洗涤后物质冷冻干燥,即得木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒。本发明制备方法所得纳米颗粒具有小粒径、分散性好的特性,对重金属具有很好的吸附作用,从而降低纳米可以作为吸附剂的使用量,提高其利用率。进一步的本发明制备方法简单、易操作,反应过程中温度较为温和,对设备要求不高。
Description
技术领域
本发明涉及纳米颗粒的制备方法,特别设计一种木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法。
背景技术
纳米技术是指在纳米尺度(1~100nm)范围内研究电子、原子、分子的运动规律和特性,从而研究在纳米尺度范围内物质所具有的物化性质、功能及其应用的高新技术。由于纳米粒子本身的体积效应、量子隧道效应、比表面效应等,使纳米科技在计算机信息处理、化学工业、通讯、制造、能源工业、生物、环境、医疗、材料等领域已有了飞速的发展。纳米材料的制备方法根据所用方法或原料状态等不同而多种多样。纳米级固体粉末材料的制备方法主要有气相法、液(湿)相法、固相法。其中液相法应用广泛而且实用价值更高,主要有溶胶—凝胶法、水热法、微乳液法、沉淀法、超声化学法、电解法、溶剂蒸发法等。
伴随经济的飞速发展和人口的日益增加,工业废水和生活污水等引起的环境问题越来越严重,尤其是具有持久性和毒性的重金属污染物,受到了全世界的广泛关注。我国由农业大国向工业国家转变,迫于社会发展的需要,大量的采矿、冶炼等活动使矿石中的重金属进入河流,我国许多河流都在不同程度上受到了一定的污染,在环境中的重金属不能自然降解,它们被逐渐累积,最终对水体、土壤环境和人体造成严重污染和危害,现在关于重金属离子吸附剂的研究有很多。
发明内容
本发明为解决上述技术问题,发明一种新型木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法,以碱木质素,二乙烯三胺,二硫化碳为原料,Span-80为乳化剂,甲醛为交联剂,采用反相悬浮法制备木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法,包含以下操作步骤:
(1)将碱木质素溶解,再加入二乙烯三胺混合均匀,然后将该混合物加入装有石蜡与Span-80混合液的反应器中,加热,保持温度为80~95℃,搅拌转速为300~500r/min,反应0.5~1h;
(2)向步骤(1)中反应后的物质中滴加甲醛溶液,继续搅拌3~5h,后停止加热,冷却至室温后滴加1~3mL二硫化碳,继续搅拌1~2h后停止反应;
(3)将步骤(2)中停止反应后反应器中所得物质取出,用石油醚、无水乙醇、去离子水洗涤至中性,将洗涤后物质冷冻干燥,即得木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒。
其中,步骤(1)中所述的石蜡与Span-80混合液为将75~100mL液体石蜡和1~4mLSpan-80加入反应器中,30~50℃下以300r/min的转速搅拌0.5~1h可得。
其中,步骤(1)中碱木质素的溶解为用16~25mL去离子水或蒸馏水溶解,制成质量百分位数为3.2~8%的溶液。
其中,步骤(1)中碱木质素与二乙烯三胺的质量比为0.6:1~2:1。
其中,步骤(1)中碱木质素和二乙烯三胺混合物与石蜡和Span-80混合液的质量比为1:3~1:4。
其中,步骤(2)中甲醛溶液质量分数为37%,滴加量为1.2~3mL。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明以木质素为原料制备所得木质素二硫代氨甲基盐纳米颗粒,所得纳米颗粒具有小粒径、分散性好、表面积大的特性,其合成方法简单,可操作性强,制得的木质素纳米颗粒性质稳定,有很强的重金属离子吸附能力,不易造成二次污染,所产生的矾花大且密度高,沉降速度快。本发明的产品使用方法简单、适用pH范围宽、不惧络合物的干扰、处理含重金属离子污水效果好等优点,应用范围广。本发明的产品可用于金属制造、电子、电镀、化学、钢铁及有色金属冶炼等行业去除含镉、铬、铅、锌、铜、钴、镍、锰等一种或多种重金属离子废水。对重金属具有很好的吸附作用,从而降低纳米可以作为吸附剂的使用量,提高其利用率。进一步的本发明制备方法简单、易操作,反应过程中温度较为温和,对设备要求不高。
附图说明
图1为图例为3.0μm的木质素二硫代氨甲基盐纳米颗粒扫描电镜图。
图2为木质素二硫代氨甲基盐纳米颗粒对重金属吸附实验图。
具体实施方式
以下参照具体实施方式来进一步描述本发明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施,本发明保护范围并不受制于本发明的实施方式。实施例1
量取80mL的液体石蜡和2mL的Span-80放入三口烧瓶中,于45℃下以300r/min搅拌1h;称取0.8g碱木质素放入烧杯中,用20mL去离子水溶解,待碱木质素完全溶解后,加入1.2mL的二乙烯三胺,混合均匀后将烧杯中的混合物倒入三口烧瓶中,加热,保持温度为90℃、搅拌转速为300r/min反应1.0h形成乳液体系,然后往三口烧瓶内滴加质量分数为37%的甲醛溶液1.2mL,继续反应3h后停止加热,将三口烧瓶内物质自然冷却至室温,然后向三口烧瓶中加入1mL的二硫化碳,在室温下继续搅拌反应1h后,停止反应。将三口烧瓶内物质取出,按顺序用石油醚、无水乙醇和去离子水洗涤至中性,将洗涤后物质冷冻干燥,即得木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒。该木质素二硫代氨基甲酸盐的粒径大小在表1中示出。
实施例2
量取90mL的液体石蜡和2.5mL的Span-80放入三口烧瓶中,于45℃下以300r/min搅拌1h;称取1.2g碱木质素放入烧杯中,用20mL去离子水溶解,待碱木质素完全溶解后,加入1.6mL的二乙烯三胺,混合均匀后将烧杯中的混合物倒入三口烧瓶中,加热,保持温度为90℃、搅拌转速为400r/min反应0.5h形成乳液体系,然后往三口烧瓶内滴加质量分数为37%的甲醛溶液1.6mL,继续反应4h后停止加热,将三口烧瓶内物质自然冷却至室温,然后向三口烧瓶中加入1.5mL的二硫化碳,在室温下继续搅拌反应1h后,停止反应。将三口烧瓶内物质取出,用石油醚、无水乙醇和去离子水洗涤至中性,将洗涤后物质冷冻干燥,即得木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒。该木质素二硫代氨基甲酸盐的粒径大小在表1中示出。
实施例3
量取90mL的液体石蜡和3mL的Span-80放入三口烧瓶中,于45℃下以300r/min搅拌1h;称取2.0g碱木质素放入烧杯中,用25mL去离子水溶解,待碱木质素完全溶解后,加入2.4mL的二乙烯三胺,混合均匀后将烧杯中的混合物倒入三口烧瓶中,加热,保持温度为90℃、搅拌转速为500r/min反应0.5h形成乳液体系,然后往三口烧瓶内滴加质量分数为37%的甲醛溶液2.5mL,继续反应4h后停止加热,将三口烧瓶内物质自然冷却至室温,然后向三口烧瓶中加入2.5mL的二硫化碳,在室温下继续搅拌反应2h后,停止反应。将三口烧瓶内物质取出,用石油醚、无水乙醇和去离子水洗涤至中性,将洗涤后物质冷冻干燥,即得木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒。该木质素二硫代氨基甲酸盐的粒径大小在表1中示出。
实施例4
量取100mL的液体石蜡和4mL的Span-80放入三口烧瓶中,于50℃下以300r/min搅拌1h;称取2.0g碱木质素放入烧杯中,用20mL去离子水溶解,待碱木质素完全溶解后,加入2.5mL的二乙烯三胺,混合均匀后将烧杯中的混合物倒入三口烧瓶中,加热,保持温度为80℃、搅拌转速为400r/min反应0.5h形成乳液体系,然后往三口烧瓶内滴加质量分数为37%的甲醛溶液2.4mL,继续反应5h后停止加热,将三口烧瓶内物质自然冷却至室温,然后向三口烧瓶中加入3mL的二硫化碳,在室温下继续搅拌反应2h后,停止反应。将三口烧瓶内物质取出,用石油醚、无水乙醇和去离子水洗涤至中性,将洗涤后物质冷冻干燥,即得木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒。该木质素二硫代氨基甲酸盐的粒径大小在表1中示出。
实施例5
量取75mL的液体石蜡和1mL的Span-80放入三口烧瓶中,于30℃下以300r/min搅拌0.5h;称取3g碱木质素放入烧杯中,用16mL蒸馏水溶解,待碱木质素完全溶解后,加入1.5mL的二乙烯三胺,混合均匀后将烧杯中的混合物倒入三口烧瓶中,加热,保持温度为95℃、搅拌转速为500r/min反应0.5h形成乳液体系,然后往三口烧瓶内滴加质量分数为37%的甲醛溶液3.0mL,继续反应5h后停止加热,将三口烧瓶内物质自然冷却至室温,然后向三口烧瓶中加入4mL的二硫化碳,在室温下继续搅拌反应2h后,停止反应。将三口烧瓶内物质取出,用石油醚、无水乙醇和蒸馏水洗涤至中性,将洗涤后物质冷冻干燥,即得木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒。该木质素二硫代氨基甲酸盐的粒径大小在表1中示出。
配制质量浓度分别为20、40、80、120、160、200、240、300、500、800mg/L的Ag+溶液,每个浓度分别称取50mL,然后分别加入0.010g的木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒,在室温条件下恒温震荡2h,然后过滤,取滤液测定纳米颗粒吸附溶液中重金属后浓度变化,得到吸附量如图2所示。
在实施例中,木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的(a)粒径分布,(b)吸附量,通过下面记载的方法进行测定。
(a)粒径分布:将木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒分散于无水乙醇中,超声分散30min,使用纳米激光粒度分析仪进行粒径测定。
(b)吸附量采用电感耦合等离子体发射仪测定,称取0.01g冷冻干燥后的纳米颗粒粉末,加入50mL的一定浓度的硝酸银溶液,于40℃水浴恒温振荡器中振荡反应120min,反应完毕后,测定吸附前后溶液的浓度。其吸附量(Qe)可用下列公式计算:
式中:Co(mg/L)为吸附前溶液的浓度,Ce(mg/L)为吸附后溶液的浓度,V(L)是溶液的体积,w(g)是吸附剂的添加量。
表1.粒径大小测定结果
实施例 | 粒径大小(nm) |
1 | 551 |
2 | 517 |
3 | 155 |
4 | 153 |
5 | 123 |
本发明以木质素为原料制备所得木质素二硫代氨甲基盐纳米颗粒,所得纳米颗粒具有小粒径、分散性好、表面积大的特性,其合成方法简单,可操作性强,制得的木质素纳米颗粒性质稳定,有很强的重金属离子吸附能力,不易造成二次污染,所产生的矾花大且密度高,沉降速度快。本发明的产品使用方法简单、适用pH范围宽、不惧络合物的干扰、处理含重金属离子污水效果好等优点,应用范围广。本发明的产品可用于金属制造、电子、电镀、化学、钢铁及有色金属冶炼等行业去除含镉、铬、铅、锌、铜、钴、镍、锰等一种或多种重金属离子废水。对重金属具有很好的吸附作用,从而降低纳米可以作为吸附剂的使用量,提高其利用率。进一步的本发明制备方法简单、易操作,反应过程中温度较为温和,对设备要求不高。
Claims (6)
1.一种木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法,其特征在于,包含以下操作步骤:
(1)将碱木质素溶解,再加入二乙烯三胺混合,然后将该混合物加入装有石蜡与Span-80混合液的反应器中,加热,保持温度为80~95℃,搅拌转速为300~500r/min,反应0.5~1h;
(2)向步骤(1)中反应后的物质中滴加甲醛溶液,继续搅拌3~5h,后停止加热,冷却至室温后滴加1~3mL二硫化碳,继续搅拌1~2h后停止反应;
(3)将步骤(2)中停止反应后反应器中所得物质取出,用石油醚、无水乙醇、去离子水洗涤至中性,将洗涤后物质冷冻干燥,即得木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的石蜡与Span-80混合液为将75~100mL液体石蜡和1~4mLSpan-80加入反应器中,30~50℃下以300r/min的转速搅拌0.5~1h可得。
3.根据权利要求1所述木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法,其特征在于:步骤(1)中碱木质素的溶解为用16~25mL去离子水或蒸馏水溶解,制成质量百分数为3.2~8%的溶液。
4.根据权利要求1所述木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法,其特征在于:步骤(1)中碱木质素与二乙烯三胺的质量比为0.6:1~2:1。
5.根据权利要求1所述木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法,其特征在于:步骤(1)中碱木质素和二乙烯三胺混合物与石蜡和Span-80混合液的质量比为1:3~1:4。
6.根据权利要求1所述木质素二硫代氨基甲酸盐纳米颗粒的制备方法,其特征在于:步骤(2)中甲醛溶液质量分数为37%,滴加量为1.2~3mL。
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