CN105944689B - 一种复合吸附剂 - Google Patents
一种复合吸附剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105944689B CN105944689B CN201610541761.7A CN201610541761A CN105944689B CN 105944689 B CN105944689 B CN 105944689B CN 201610541761 A CN201610541761 A CN 201610541761A CN 105944689 B CN105944689 B CN 105944689B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acrylamide
- total monomer
- adsorbent
- methyl propane
- compound adsorbent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种复合吸附剂，该吸附剂采用接枝共聚法由木质素磺酸钠(LS‑Na)、丙烯酰胺(AM)、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸(AMPS)、过硫酸钾(KPS)、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)、膨润土制备得到。本发明的复合吸附剂去掉了原来的两种主要成分壳聚糖和马来酸酐，引入一种新的成分2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸之后，不仅可降低成本，而且具有更好的吸附效果。
Description
技术领域
本发明属于吸附剂制备技术领域，具体涉及一种低成本、高性能木质素基重金属离子吸附剂。
背景技术
目前，改性木质素用作重金属离子吸附剂比较常见，但现有改性方法大多为低分子量改性，产物吸附效果提升不显著。溶液自由基接枝共聚法可以在木质素结构中引入大量吸附基团，同时提高木质素的相对分子质量并改善空间结构，显著提高木质素对重金属离子的吸附性能。
发明人早期研究了一种木质素接枝共聚复合吸附树脂及其制备方法，见中国发明专利，ZL 2013 1 0278489.4，该吸附树脂是采用该法用丙烯酰胺、马来酸酐和壳聚糖等共同改性制备木质素接枝共聚复合吸附树脂(下文简称BLPAMA)，取得了一定的技术效果。但由马来酸酐改性木质素引入的羧基基团为弱离子交换基团，对改性木质素对重金属离子的吸附性能有一定的限制。
在上述研究的基础上，发明人再次历经几年的研究和改进，旨在提出一种更优良的复合吸附剂，具有优良吸附效果的同时可以减少成本，性能稳定。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提出一种更优良的复合吸附剂，具有优良吸附效果的同时可以减少成本，性能稳定。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
一种复合吸附剂，按照丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为总单体计算，配方及其含量为：
丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量之比为(1-2.8)︰2，
木质素磺酸钠与总单体的质量比例为(0.5-2.0)︰10，
过硫酸钾的质量含量为总单体质量的0.2％-0.5％，
N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量含量为总单体质量的0.1％-0.25％，
膨润土的质量含量为总单体质量的2％-4％。
优选的方案，配方及其含量为：
丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量之比为(1-2)︰2，
木质素磺酸钠与总单体的质量比例为(0.5-1.0)︰10，
过硫酸钾的质量含量为总单体质量的0.25％-0.45％，
N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量含量为总单体质量的0.15％-0.25％，
膨润土的质量含量为总单体质量的3％。
进一步优选，由以下方法制备得到：
1)按上述配方称取定量的木质素磺酸钠溶和丙烯酰胺分别溶解于蒸馏水中，分别得木质素磺酸钠水溶液和丙烯酰胺水溶液；
2)在丙烯酰胺水溶液中依次加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、膨润土、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌、混合均匀，得到溶液A；
3)然后将溶液A加入到木质素磺酸钠水溶液中，调节pH为1.0-4.0，再加入过硫酸钾，密封，在60℃-65℃下反应1.5h-2.5h，再在70℃-80℃下反应1.5h-2.5h，然后在85℃-90℃下反应1.5h-2.5h，反应完后在90℃-100℃下熟化0.5h-2.5h，得反应产物；
4)将所述反应产物冷却，剪碎后用甲醇或乙醇浸泡洗涤，最后于60℃～75℃下干燥，粉碎，过60目～100目筛，得复合吸附剂(下文简称BLPAS)。
下面对本发明做进一步解释和说明
本发明的主要特点是:
1、通过发明人的研究发现，本发明的复合吸附剂，去掉了原来的两种主要成分(壳聚糖和马来酸酐)，引入一种新的成分(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)之后，不仅具有较低的成本，而且具有更好的吸附效果，发明人分析可能原因是本发明在木质素结构中引入的酰胺基和磺酸基，显著提高木质素对重金属离子的吸附性能，且性质更稳定，元素分析对比结果见表1和图1。
表1 LS-Na、BLPAMA与BLPAS的元素分析
与BLPAMA相比，BLPAS引入的酰胺基与磺酸基更多，如表1中BLPAS的N、S含量相对较高，图1中BLPAS的N1s与S2p轨道吸收峰较强。此外，BLPAS的溶胀倍率为127.29g/g，比BLPAMA的溶胀倍率(112.10g/g)高，说明BLPAS溶胀性能较好，吸附剂内部大量活性吸附基团更容易参与吸附重金属离子，从而提高了吸附剂的吸附性能。
2、本发明去掉了原来的两种主要成分壳聚糖和马来酸酐，引入一种新的成分2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，且降低了丙烯酰胺的使用比例，同时壳聚糖的去除降低了原料成本。
3、本发明的BLPAS对混合重金属离子吸附效果较好，在2.0mmol/L二元Pb(NO3)2/Cu(NO3)2溶液中BLPAS对Pb2+、Cu2+吸附量分别为0.593、0.604mmol/g，而BLPAMA对Pb2+、Cu2+吸附量分别为0.552、0.242mmol/g，小于本发明中BLPAS对重金属离子的吸附总量。
与现有技术相比，本发明的优势如下:
1、本发明的复合吸附剂去掉了原来的两种主要成分壳聚糖和马来酸酐，引入一种新的成分2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸之后，不仅具有较低的成本，而且具有更好的吸附效果，且性质更稳定。
2、木质素广泛存在于植物，成本低、易再生，改性单体为常见的有机小分子单体，同时与无机粘土膨润土进行复合，既提高了接枝共聚产物的凝胶强度，又降低了成本，使所得木质素基重金属离子吸附剂具有低成本、高性能特性。
3、本发明涉及的吸附剂制备方法简单，操作方便，反应可控，未使用有机溶剂，对设备要求不高，易工业化生产。
4、该方法在木质素结构中引入具有优良螯合能力的酰胺基以及具有较强离子交换能力的磺酸基，构建轻度交联的三维空间网状结构；用磺酸基代替羧基，可提高吸水膨胀能力和离子交换能力，具有更好的吸附效果。
附图说明
图1是BLPAS与BLPAMA的XPS宽谱图对比。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
称取4.156g木质素磺酸钠和11.083g丙烯酰胺分别溶解于30mL蒸馏水中。在丙烯酰胺溶液中依次加入22.167g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、1g膨润土、0.0582g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌、混合均匀得到A液。将A液加入到木质素磺酸钠溶液中，调节溶液pH为4.0，再加入0.116g过硫酸钾，密封，65℃、75℃、85℃各反应2h后，95℃熟化0.5h，冷却，剪碎后用甲醇浸泡洗涤，65℃～75℃真空干燥箱中干燥，粉碎，过60-100目筛得到膨润土/木质素磺酸钠–g–丙烯酰胺–2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸复合吸附剂(BLPAS)。室温下，BLPAS在100mL、2.0mmol/L的二元Pb(NO3)2/Cu(NO3)2溶液中对Pb2+、Cu2+吸附量分别为0.593、0.604mmol/g，Pb2+对Cu2+的选择性吸附系数为1.265。
实施例2
操作方法同实施例1。
制备条件为m(木质素磺酸钠):m(总单体)＝1.5:10、m(丙烯酰胺):m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)＝2:2、m(过硫酸钾)＝0.40％、m(N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)＝0.15％、pH＝2.0时，所得复合吸附剂BLPAS在二元Pb(NO3)2/Cu(NO3)2溶液中对Pb2+、Cu2+吸附量分别为0.570、0.487mmol/g，Pb2+对Cu2+的选择性吸附系数为1.355。:
实施例3
操作方法同实施例1。
制备条件为m(木质素磺酸钠):m(总单体)＝1.25:10、m(丙烯酰胺):m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)＝2.5:2、m(过硫酸钾)＝0.35％、m(N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)＝0.18％、pH＝1.0时，所得复合吸附剂BLPAS在二元Pb(NO3)2/Cu(NO3)2溶液中对Pb2+、Cu2+吸附量分别为0.558、0.496mmol/g，Pb2+对Cu2+的选择性吸附系数为1.342。
实施例4:
操作方法同实施例1。
制备条件为m(木质素磺酸钠):m(总单体)＝1.25:10、m(丙烯酰胺):m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)＝1:2、m(过硫酸钾)＝0.35％、m(N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)＝0.18％、pH＝2.5时，所得复合吸附剂BLPAS在二元Pb(NO3)2/Cu(NO3)2溶液中对Pb2+、Cu2+吸附量分别为0.544、0.467mmol/g，Pb2+对Cu2+的选择性吸附系数为1.287。
实施例5
操作方法同实施例1。
制备条件为m(木质素磺酸钠):m(总单体)＝1.5:10、m(丙烯酰胺):m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)＝2.8:2、m(过硫酸钾)＝0.40％、m(N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)＝0.20％、pH＝3.0时，所得复合吸附剂BLPAS在二元Pb(NO3)2/Cu(NO3)2溶液中对Pb2+、Cu2+吸附量分别为0.375、0.363mmol/g，Pb2+对Cu2+的选择性吸附系数为1.084。
Claims (1)
1.一种复合吸附剂，其特征是，按照丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为总单体计算，配方及其含量为：
丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量之比为（1-2）︰2，
木质素磺酸钠与总单体的质量比例为（0.5-1.0）︰ 10，
过硫酸钾的质量含量为总单体质量的0.25%-0.45%，
N, N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量含量为总单体质量的0.15%-0.25%，
膨润土的质量含量为总单体质量的3%；
所述复合吸附剂为重金属离子吸附剂，所述重金属离子为Pb2+；
所述复合吸附剂，由以下方法制备得到：
1）按上述配方称取定量的木质素磺酸钠和丙烯酰胺分别溶解于蒸馏水中，分别得木质素磺酸钠水溶液和丙烯酰胺水溶液；
2）在丙烯酰胺水溶液中依次加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、膨润土、N, N’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌、混合均匀，得到溶液A；
3）然后将溶液A加入到木质素磺酸钠水溶液中，调节pH为1.0-4.0，再加入过硫酸钾，密封，在60℃-65℃下反应1.5h-2.5h ，再在70℃-80℃下反应1.5h-2.5h，然后在85℃-90℃下反应1.5h-2.5h，反应完后在90℃-100℃下熟化0.5h-2.5h，得反应产物；
4）将所述反应产物冷却，剪碎后用甲醇或乙醇浸泡洗涤，最后于65℃～75℃下干燥，粉碎，过60目～100目筛，得复合吸附剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610541761.7A CN105944689B (zh) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | 一种复合吸附剂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610541761.7A CN105944689B (zh) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | 一种复合吸附剂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105944689A CN105944689A (zh) | 2016-09-21 |
| CN105944689B true CN105944689B (zh) | 2019-03-22 |
Family
ID=56899767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610541761.7A Active CN105944689B (zh) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | 一种复合吸附剂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105944689B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109647358B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-09-14 | 湘潭大学 | 一种马来酸酐修饰的木质素磺酸盐基吸附材料的制备方法及在废水处理中的应用 |
| CN114588099A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-06-07 | 湖州市吴兴区中西医结合医院(湖州第四医院) | 一种贴于面部的纯中药混合粉及其使用方法 |
| CN115259463A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-11-01 | 广东水清环保科技有限公司 | 一种pcb综合废水的预处理方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102675540A (zh) * | 2011-03-15 | 2012-09-19 | 中南林业科技大学 | 一种重金属离子吸附树脂及其制备方法 |
| CN103301821A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-18 | 中南林业科技大学 | 一种木质素接枝共聚复合吸附树脂及其制备方法 |
-
2016
- 2016-07-11 CN CN201610541761.7A patent/CN105944689B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102675540A (zh) * | 2011-03-15 | 2012-09-19 | 中南林业科技大学 | 一种重金属离子吸附树脂及其制备方法 |
| CN103301821A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-18 | 中南林业科技大学 | 一种木质素接枝共聚复合吸附树脂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| AM/AMPS 二元吸水树脂的合成与性能研究;刘洋 等;《精细化工》;20021031;第19卷(第10期);第584页 |
| BLAMA复合吸附树脂制备与吸附性能;姚庆鑫 等;《功能材料》;20141231;第45卷(第2期);全文 |
| 二元共聚高吸水性树脂PAMA的吸液与保水性能;谢建军;《高分子材料科学与工程》;20070930;第23卷(第5期);第116-117页 |
| 聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸高吸水性树脂等温吸附重金属离子;谢建军 等;《化学工程》;20080531;第36卷(第5期);第6-8页 |
| 膨润土/木质素磺酸钠-g-丙烯酰胺-马来酸酐选择性吸附树脂的制备与表征;姚庆鑫 等;《复合材料学报》;20160430;第33卷(第4期);第797-799页 |
| 高岭土/木质素磺酸钠-g-AA-AM复合高吸水树脂的制备;何新建 等;《林业科学》;20110831;第47卷(第8期);第135-138页 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105944689A (zh) | 2016-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100340584C (zh) | 高强度吸水材料的制备方法 | |
| CN105944689B (zh) | 一种复合吸附剂 | |
| CN102153693B (zh) | 一种耐盐性丙烯酸吸水树脂及其制备方法 | |
| CN107082894B (zh) | 一种双网络水凝胶吸附剂及其制备方法和作为重金属吸附剂的应用 | |
| CN103301821B (zh) | 一种木质素接枝共聚复合吸附树脂及其制备方法 | |
| CN108187641B (zh) | 一种海藻酸钠/聚乙烯醇@聚丙烯酰胺核壳结构凝胶球的制备方法及其应用 | |
| CN102895958B (zh) | 一种凹土基吸附材料及其制备方法 | |
| CN106565913A (zh) | 一种尿素包裹型纤维素基高吸水树脂的制备方法 | |
| CN104693362A (zh) | 一种纤维素接枝共聚高吸水性树脂的制备方法 | |
| CN106632855A (zh) | 一种高强度多功能凝胶及其制备方法 | |
| CN104004131B (zh) | 含吡咯烷酮基高比表面积两性吸附树脂及其制备方法 | |
| CN104292496A (zh) | 一种木质素基接枝改性多孔吸附材料及其制备方法 | |
| CN107376857A (zh) | 一种用于吸附重金属的复合水凝胶材料及其制备方法 | |
| CN105175720B (zh) | 一种导电聚合物气凝胶及其制备方法 | |
| CN105131208B (zh) | 稻壳炭基保水剂的制备方法及稻壳炭基保水剂 | |
| CN109251278A (zh) | 一种菌糠基高吸水性树脂的制备方法 | |
| CN109206677A (zh) | 一种超支化聚合物改性炭黑表面及其在橡胶加工中的应用 | |
| CN105944699B (zh) | 一种复合吸附树脂 | |
| Li et al. | UV polymerization and property analysis of maleacylated methyl cellulose acrylic acid absorbent resin | |
| CN105802248A (zh) | 一种以凹凸棒土为基底制作导电复合材料的方法 | |
| CN110746636B (zh) | 一种温度敏感型海藻酸钠/纤维素醚复合水凝胶及其制备方法与应用 | |
| CN104785221B (zh) | 一种重金属吸附剂的制备和应用 | |
| CN106589441A (zh) | 一种高强度高吸水率吸水剂的制备方法 | |
| CN105800986B (zh) | 一种混凝土减水剂的制备方法 | |
| CN107236071A (zh) | 基于磁性凹土表面修饰的磁性凹土‑聚苯乙烯树脂的制备方法及所得产品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |