CN104448354A - 一种木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法 - Google Patents

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向育军
陈丽娟
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Abstract

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法。通过增大木质素磺酸盐的分子量可以制得不溶于水的木质素磺酸盐，然后将纳米Fe3O4包埋进木质素磺酸盐的网状结构中即可制备出不溶于水的木质素磺酸盐磁性颗粒，这种磁性颗粒可以利用磁场收集，故其用于重金属废水处理有利于木质素磺酸盐的回收，可避免大量木质素磺酸盐滞留水体造成二次污染；此外，木质素磺酸盐磁性颗粒也可作为离子交换剂用于离子交换和某些生化物质的提取分离，比如氨基酸、蛋白质、抗生素等。

Description

一种木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法
技术领域
本发明属于精细化工领域，具体涉及一种木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法。
背景技术
木质素磺酸盐是亚硫酸盐制浆工艺的主要副产物，它是一种高分子网状聚合物， 文献报道表明木质素磺酸盐对重金属离子具有较好的吸附能力，有望作为一种廉价的重金属废水处理剂；高分子磁性颗粒复合物是一类具有磁性的复合材料，故可以利用磁场收集。通过增大木质素磺酸盐的分子量可以制得不溶于水的木质素磺酸盐，然后将纳米Fe3O4包埋进木质素磺酸盐的网状结构中即可制备出不溶于水的木质素磺酸盐磁性颗粒，这种颗粒研磨后经超声分散可制得平均粒径为400nm左右的木质素磺酸盐微小磁性颗粒。木质素磺酸盐磁性颗粒用于重金属废水处理有利于木质素磺酸盐的回收，可避免大量木质素磺酸盐滞留水体造成二次污染；此外，木质素磺酸盐磁性颗粒也可作为离子交换剂用于离子交换和某些生化物质的提取分离，比如氨基酸、蛋白质、抗生素等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法。
本发明采用的技术方案：一种木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法，包括如下顺序的步骤：
（1）取一定量的木质素磺酸盐或者其改性物加入去离子水溶解，然后往滤液中加入酸、无机盐，使木质素磺酸盐或者其改性物沉淀，过滤，得到滤饼；
（2）将步骤（1）中得到的滤饼在80℃-220℃温度下烘烤后，取出滤饼磨碎；
（3）将步骤（2）中磨碎的滤饼加入碱性水溶液，搅拌水解后，离心或过滤，将所得固体用去离子水洗涤至中性。
（4）将步骤（3）得到的固体加入一定质量的水，超声分散一定时间后加入一定质量的纳米Fe3O4，然后继续超声分散一定时间。
（5）将步骤（4）中得到的混合液在一定温度下减压干燥，将得到的固体研磨后即可得到不溶于水的木质素磺酸盐磁性颗粒。
更具体地说，所述原料木质素磺酸盐是亚硫酸盐制浆工艺副产物或者由其他木质素经磺化后制备的木质素磺酸盐；所述木质素磺酸盐改性物是木质素磺酸盐经磺化、氧化、硝化改性方法中的一种或数种改性方法联用所得的改性产物。
步骤（1）中所述的酸是常温下能溶解于水的硫酸、硝酸、磷酸中的一种，加入酸的量为使溶液中酸的含量达到2-35 wt%；步骤（1）中所述的无机盐是硫酸钠、硫酸铵、氯化钠中的一种。
步骤（3）中所述的碱性水溶液是氢氧化钠、氢氧化钾制备而成的溶液中的一种，磨碎的滤饼中加入的碱性水溶液中碱的含量为0.01-10 wt%。
步骤（4）中固体和水的质量比为1:100-500，所加入的纳米Fe3O4的粒径为1-100nm，与固体的质量比为1：100-500。
步骤（5）中减压干燥的温度为20-60℃。
本发明方法简单易行，所得木质素磺酸盐磁性颗粒的吸水倍率可达5-20倍，其次，所得木质素磺酸盐磁性颗粒在水溶液中经超声分散后可得清澈透明的木质素磺酸盐微小磁性颗粒溶液，在磁场作用下溶液中的磁性颗粒会聚集析出。（如附图1所示）溶液中微小凝胶的平均粒径374nm。因此，本发明制备的磁性颗粒经超声分散后具有更大的比表面积，具有更大的吸附容量，有利于重金属离子的吸附和生化物质的分离。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的木质素磺酸钠磁性颗粒经超声分散后得到的木质素磺酸盐微小磁性颗粒澄清溶液（a）和在磁场作用下木质素磺酸盐微小磁性颗粒聚集析出（b）。
具体实施方式
下面以实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1：
将2克木质素磺酸钠溶解于50克去离子水，抽滤后往滤液中加入10克硫酸，18克氯化钠，抽滤后将滤饼置于烘箱中，在135°C下干燥1.5小时，取出干燥物在碾钵中磨碎，将磨碎的木质素磺酸钠与50克去离子水混合并加入2克氢氧化钠，磁力搅拌30分钟，将混合液在4000转下离心，倾去上层液体，加入等量去离子水与沉降下来的固体混合均匀，然后离心，如此反复，直至沉降物悬浮液为中性，将此中性沉降物悬浮液离心后倾去上层液体，将余下固体转至圆底烧瓶中加入50克去离子水，超声分散1.5小时，加入平均粒径为20nm的Fe3O4 0.015克，超声分散1小时后35℃下真空干燥，然后将干燥的固体研磨即得木质素磺酸钠磁性颗粒，将此颗粒超声分散在水中即可得澄清磁性颗粒溶液，在磁场下颗粒聚聚析出。（如说明书附图1所示）
实施例2：
将2克经磺化改性的木质素磺酸钠溶解于50克去离子水，抽滤后往滤液中加入9克硝酸，10克硫酸钠，抽滤后将滤饼置于烘箱中，在145°C下干燥1小时，取出干燥物在碾钵中磨碎，将磨碎的木质素磺酸钠与50克去离子水混合并加入2.8克氢氧化钾，磁力搅拌30分钟，将混合液在4000转下离心，倾去上层液体，加入等量去离子水与沉降下来的固体混合均匀，然后离心，如此反复，直至沉降物悬浮液为中性，将此中性沉降物悬浮液离心后倾去上层液体，将余下固体转至圆底烧瓶中加入40克去离子水，超声分散2小时，加入平均粒径为20nm的Fe3O4  0.01克，超声分散1小时后40℃下真空干燥，然后将干燥的固体研磨即得木质素磺酸钠磁性颗粒。
实施例3：
将4克经过氧化氢氧化改性的木质素磺酸钠溶解于80克去离子水，抽滤后往滤液中加入18克硫酸，29克氯化钠，抽滤后将滤饼置于烘箱中，在125°C下干燥2小时，取出干燥物在碾钵中磨碎，将磨碎的木质素磺酸钠与50克去离子水混合并加入2.5克氢氧化钠，磁力搅拌30分钟，将混合液在4000转下离心，倾去上层液体，加入等量去离子水与沉降下来的固体混合均匀，然后离心，如此反复，直至沉降物悬浮液为中性，将此中性沉降物悬浮液离心后倾去上层液体，将余下固体转至圆底烧瓶中加入80克去离子水，超声分散1.小时，加入平均粒径为100nm的Fe3O4  0.02克，超声分散1.5小时后60℃下真空干燥，然后将干燥的固体研磨即得木质素磺酸钠磁性颗粒。
实施例4：
将2克经硝化改性的木质素磺酸钠溶解于50克去离子水，抽滤后往滤液中加入14克磷酸，28克硫酸氨，抽滤后将滤饼置于烘箱中，在175°C下干燥1小时，取出干燥物在碾钵中磨碎，将磨碎的木质素磺酸钠与50克去离子水混合并加入3克氢氧化钾，磁力搅拌30分钟，将混合液在4000转下离心，倾去上层液体，加入等量去离子水与沉降下来的固体混合均匀，然后离心，如此反复，直至沉降物悬浮液为中性，将此中性沉降物悬浮液离心后倾去上层液体，将余下固体转至圆底烧瓶中加入50克去离子水，超声分散2小时，加入平均粒径为20nm的Fe3O4  0.025克，超声分散1小时后50℃下真空干燥，然后将干燥的固体研磨即得木质素磺酸钠磁性颗粒。

Claims (6)

1. 一种木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法，其特征是利用木质素磺酸盐或者其改性物经过处理后再包埋纳米Fe3O4制备木质素磺酸盐磁性颗粒，包括以下步骤：
（1）取一定量的木质素磺酸盐或者其改性物加入去离子水溶解，然后往滤液中加入酸、无机盐，使木质素磺酸盐或者其改性物沉淀，过滤，得到滤饼；
（2）将步骤（1）中得到的滤饼在80℃-220℃温度下烘烤后，取出滤饼磨碎；
（3）将步骤（2）中磨碎的滤饼加入碱性水溶液，搅拌水解后，离心或过滤，将所得固体用去离子水洗涤至中性；
（4）将步骤（3）得到的固体加入一定质量的水，超声分散一定时间后加入一定质量的纳米Fe3O4，然后继续超声分散一定时间；
（5）将步骤（4）中得到的混合液在一定温度下减压干燥，将得到的固体研磨后即可得到不溶于水的木质素磺酸盐磁性颗粒。
2.根据权利要求1所述的木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法，其特征在于：所述原料木质素磺酸盐是亚硫酸盐制浆工艺副产物或者由其他木质素经磺化后制备的木质素磺酸盐；所述木质素磺酸盐改性物是木质素磺酸盐经磺化、氧化、硝化改性方法中的一种或数种改性方法联用所得的改性产物。
3.根据权利要求1或2所述的木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的酸是常温下能溶解于水的硫酸、硝酸、磷酸中的一种，加入酸的量为使溶液中酸的含量达到2-35 wt%；步骤（1）中所述的无机盐是硫酸钠、硫酸铵、氯化钠中的一种，加入无机盐的量为该温度下使溶液达到饱和浓度的量。
4.根据权利要求1或2所述的木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的碱性水溶液是氢氧化钠、氢氧化钾制备而成的溶液中的一种，磨碎的滤饼中加入的碱性水溶液中碱的含量为0.01-10 wt%。
5.根据权利要求1或2所述的木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（4）中固体和水的质量比为1:100-500，所加入的纳米Fe3O4的粒径为1-100nm，与固体的质量比为1：100-500。
6.根据权利要求1或2所述的木质素磺酸盐磁性颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（5）中减压干燥的温度为20-60℃。
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