CN107955077B - 一种基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法 - Google Patents

一种基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107955077B
CN107955077B CN201711007949.4A CN201711007949A CN107955077B CN 107955077 B CN107955077 B CN 107955077B CN 201711007949 A CN201711007949 A CN 201711007949A CN 107955077 B CN107955077 B CN 107955077B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellulose
reaction
flocculant
water
supernatant
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
Application number
CN201711007949.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107955077A (zh
Inventor
顾惠明
高欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN201711007949.4A priority Critical patent/CN107955077B/zh
Publication of CN107955077A publication Critical patent/CN107955077A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107955077B publication Critical patent/CN107955077B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B11/00Preparation of cellulose ethers
    • C08B11/02Alkyl or cycloalkyl ethers
    • C08B11/04Alkyl or cycloalkyl ethers with substituted hydrocarbon radicals
    • C08B11/14Alkyl or cycloalkyl ethers with substituted hydrocarbon radicals with nitrogen-containing groups
    • C08B11/145Alkyl or cycloalkyl ethers with substituted hydrocarbon radicals with nitrogen-containing groups with basic nitrogen, e.g. aminoalkyl ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5263Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using natural chemical compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/02Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
    • C08B15/04Carboxycellulose, e.g. prepared by oxidation with nitrogen dioxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用烟草废弃物烟蒂作为纤维素提取原料,改性制备高取代度的水溶性纤维素醚絮凝剂的方法:首先分离出烟头中的纸和滤嘴部分,将其浸泡、洗涤、风干后,研磨和筛分得到合格原料,将其碱性水解处理,随后利用高碘酸盐选择性性氧化纤维素,得到纤维素二醛衍生物,继而与乙酰肼基三甲基氯化铵进行阳离子醚化改性,产物用异丙醇沉析、离心分离、洗涤,冷干,得到水溶性高阳离子化纤维素醚化物;通过该方法制得产物作为絮凝剂,用于给水和废水处理及循环水的处理,且该产品絮凝速度快,易过滤,有效降低废水浊度,本身可降解,不造成二次污染。

Description

一种基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法
技术领域
本发明涉及一种利用烟草废弃物烟蒂作为纤维素提取原料,改性制备高取代度的水溶性纤维素醚絮凝剂的方法,属于天然高分子改性材料技术领域。
背景技术
据世界卫生组织(WHO)数据,目前全球约有11亿吸烟者,估计中国每年吸烟产生的烟蒂量将超过1.8亿支,意味着烟蒂可能成为世界上数量巨大的一类固体垃圾。目前对烟蒂的处理方式等同于生活垃圾,主要通过焚烧和填埋进行处理,造成环境严重污染,其中,水体污染对人类的影响是最为直接,烟蒂中的化合物可以直接污染土壤,若被雨水浸出,污染物还会被带到地表水和地下水生环境中。针对烟蒂随意丢弃现象严重,2014年美国新奥尔良市开始启动相关的处理项目,至此烟蒂的再利用引起越来越多的科研人士的注意。
对烟蒂中废弃的醋酸纤维合理地回收利用,对于资源再生与重复利用、环境保护,均具有重要的意义。依据纤维素中的羟基(—OH)被乙酰基(—COCH3)取代程度分为三醋酸纤维(CTA)和二醋酸纤维(CDA)。醋酸纤维是再生纤维素纤维中仅次于粘胶纤维的第二大品种,是一种绿色环保纤维。醋酸纤维具有无毒、无味、吸湿性好、截滤效率高等优点。醋酸纤维的应用也相当广泛,如醋酸纤维素薄膜电泳技术代替聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳显示金针菇酯酶同工酶图谱,以期为菌种的良种选育、种性鉴定及菌种管理等工作提供更为简洁、快速的方法。用醋酸纤维织物做衬里比用普通的涤纶织物制成的服装具有更为舒适,使得醋酸纤维织物具有非常优异的服用性能。美国堪萨斯州立大学环境研究所就这两种服装的舒适性做了一项研究,分别从粘附感、不吸汗、冷湿感、潮湿感、贴身感、沉重感六个方面进行等级评价(5级性能最好)。醋酸纤维在很多邻域的研究已相当成熟,可在用醋酸纤维制备絮凝剂污水处理的应用报道却相对较少。
在众多废水处理方法中,絮凝沉降法是目前国内外普遍采用的一种既经济又简便的水处理方法,现已广泛用于给水、废水处理,污泥脱水等。絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂和矿物类助凝剂四大类。凝聚作用和絮凝作用都是微小的胶体颗粒和悬浮颗粒在极性物质或电解质的作用下,中和颗粒表面电荷,降低或消除颗粒之间的排斥力,是颗粒结合在一起,体积不断变大,当颗粒聚集体的体积达到一定程度时(粒径大约为
Figure 920620DEST_PATH_IMAGE002
时),便从水中分离出来形成肉眼可见的絮状沉淀物。提高纤维素可行性的一个潜在途径是通过高高碘酸盐氧化在纤维素上引入反应性醛基。这种选择性氧化导致在C2和C3位置的纤维素的邻羟基的氧化,以产生双醛纤维素,制得絮凝剂,此外,毒性高高碘酸盐氧化剂可以在反应后再生和回收。
制备良好性能的阳离子化絮凝剂对原料的要求和操作工艺上要求并不苛刻,但在以醋酸纤维为基础的高碘酸盐选择性氧化法制备絮凝剂的研究仍是一片空白的前提下,将烟蒂中的醋酸纤维用于制备该类絮凝剂材料,不仅使得烟草废弃物得到有效利用,还可以扩展醋酸纤维高附加值利用的道路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用烟草废弃物烟蒂作为纤维素提取原料,改性制备高取代度的水溶性纤维素醚絮凝剂的方法,该方法利用资源丰富但未被深度开发的烟蒂为原料,利用烟蒂中的纸和滤嘴,将其碱化分散和转化为碱纤维素,继而选择性氧化形成纤维素二醛衍生物,该衍生物与阳离子乙酰肼基三甲基氯化铵进行醚化反应,制得水溶性阳离子纤维素醚絮凝剂,拓展烟蒂的再生应用领域,使烟蒂这种烟草废弃物得到高附加值的利用。
实现本发明目的采取的工艺技术方案如下:首先收集烟蒂,分离出纸和滤嘴部分,用去离子水浸泡洗涤,风干处理后研磨、筛分,得到合格原料,将合格原料在特定条件下进行氢氧化钠水解处理,处理完毕后,取出反应物料转移至滤袋中进行充分揉搓分散,用去离子水反复浸泡和清洗,直至洗涤水为中性,继而脱水得到纤维素,采用高碘酸盐选择性氧化法对纤维素进行C2和C3位羟基的避光改性,氧化产物通过滤膜固体分离、洗涤,并滤除多余水分后低温保存,得到纤维素二醛衍生物,在酸性条件下,纤维素二醛衍生物与乙酰肼基三甲基氯化铵/乙醛混合液进行阳离子化改性,待反应体系降至室温后,离心除杂,收集的上清液用异丙醇沉析、离心分离和洗涤,将离心产物冷冻干燥,得到基于烟蒂的水溶性阳离子纤维素醚絮凝剂。
本发明基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法,具体操作如下:
Figure DEST_PATH_IMAGE003
烟蒂的备料过程:将收集的烟蒂手工分离得到纸和滤嘴,然后将纸和滤嘴用去离子水浸泡洗涤,脱杂后,风干处理,其中去离子水与烟蒂的体积质量比为100~1000mL:1g,风干程度根据不同地区不同季节空气湿度不同而不同,一般风干含水率控制在3~30%的范围内;风干部分继续机械粉碎研磨,制得通过20目不通过100目的合格原料;
Figure 434166DEST_PATH_IMAGE004
纤维素提取过程:将步骤的合格原料与质量分数为1~10%的氢氧化钠溶液充分混合后,转移至蒸煮罐中,密封,放入电加热蒸煮锅内,在规定温度和时间的条件下进行碱化水解反应,其中氢氧化钠的质量为步骤
Figure 468167DEST_PATH_IMAGE003
得到的原料绝干质量的10~30%,碱化水解反应的温度为100~150℃,反应时间1~3h;反应结束后,取出蒸煮罐,冷却至室温后,将物料完全转移至300~500目滤袋中,充分揉搓分散,去离子水浸泡洗涤,直至洗涤水为中性,脱去洗涤水后,得到纤维素;
Figure DEST_PATH_IMAGE005
选择性氧化反应过程:称取一定量的纤维素加水配制质量浓度为2~6%纤维素浆,然后向纤维素浆中加入质量浓度为3~9%高碘酸钠溶液,其中,高碘酸钠与绝干纤维素的质量比为2:1~10:1,然后在30~60℃下搅拌反应12~72h;氧化反应后,用孔径为0.10~0.45μm的滤膜进行固液分离,将分离得到的固体用去离子水反复洗涤,得到纤维素二醛衍生物;
Figure 125282DEST_PATH_IMAGE006
改性纤维素絮凝剂实现过程:称取一定量的纤维素二醛衍生物转移至反应容器中,并加入去离子水配制纤维素二醛衍生物溶液,并向该溶液中依次加入去离子水、乙酰肼基三甲基氯化铵和乙醛,混合均匀后,用盐酸调节pH在3.5~5.0范围内,20~80℃下反应0.5~96h,此后,将反应液在7000~15000rpm下离心10~30min,去除未溶解的残渣和气泡,收集上清液,然后向上清液中加入异丙醇直至透明液体出现白色乳液状态,说明沉析完毕,然后在10000~20000rpm下进行一次以上的离心,每次离心20~30min后向离心上清液中滴加硝酸银检测有无白色沉淀生成,若生成白色沉淀则向上清液中加入异丙醇,继续离心,直至向上清液中滴加硝酸银无白色沉淀生成为止,然后将离心产物冷冻干燥,即得水溶性高取代阳离子纤维素醚化产物,其中乙酰肼基三甲基氯化铵与纤维素二醛衍生物的质量比为8:1~25:1,乙酰肼基三甲基氯化铵与乙醛的质量比为7.5:1~30:1,去离子水与纤维素二醛衍生物的体积质量比为50~200 mL:1g。
本发明的有益效果:
①本发明以烟草废弃物烟蒂为纤维素的来源,通过氢氧化钠溶液水解处理,随后采用高碘酸盐对纤维素中的D-葡萄糖单元的C2、C3位的羟基进行选择性氧化,继而对其阳离子醚化改性,离心除杂,异丙醇沉析,得到用于污水絮凝处理的水溶性阳离子纤维素醚化物,天然高分子类絮凝剂具有高分子类絮凝剂的共性,可在建材、石化、制药和化工等多个行业所产生的污水处理方面能够发挥良好的应用前景。
②该阳离子纤维素醚絮凝剂还具备低毒性、良好的絮凝能力、环境友好性、活性高,适应pH值范围宽,对管道设备无腐蚀作用以及低廉的价格等优势,是现今主流发展的一类新型、绿色的功能材料。
③该阳离子纤维素醚絮凝剂不仅可用于给水和废水处理,而且还用于循环水的处理。它除了具有除浊、脱色作用之外,还可去除废水中所含的高分子物质、病毒、细菌、微生物、焦油、石油及其它油脂等有机物,表面活性剂、农药毒物、含氮、磷等富营养物质以及汞、铬、镉、铅等金属和放射性物质。
④该阳离子纤维素醚絮凝剂的实现为烟蒂中有效成分-纤维素的高附加值利用提供一条可行性方案,同时也为其他生活固态废弃物的功能化开发提供一定的前期基础。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1:基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法,具体操作如下:
(1)烟蒂的备料过程
分离所收集的烟蒂,得到纸和滤嘴部分,将纸和滤嘴部分用去离子水浸泡洗涤,脱杂后,风干处理,其中,纸和滤嘴的总重量为15g,按照去离子水与烟蒂体积质量比为100mL:1g的比例,则所需去离子水为1500mL,清洗后将原料风干,再将原料进行机械研磨处理,制得经过20目但不过40目标准筛网的合格原料;
(2)纤维素提取过程
纤维素提取条件为:氢氧化钠溶液质量分数为1%,氢氧化钠用量为绝干原料质量的10%,处理温度为100℃,反应时间为1h。
称取10.3g风干含水率为3%的步骤(1)的合格原料,烟蒂的绝干重量为10g,加入100mL质量分数为1%的氢氧化钠溶液充分混合后,转移至蒸煮罐中,密封,放入电加热蒸煮锅内,加热至100℃反应1h;反应结束后,取出蒸煮罐,冷却至23℃后,将物料完全转移至300目滤袋中,充分揉搓分散,去离子水浸泡洗涤,直至洗涤水为中性,脱去洗涤水后,得到纤维素,其中纤维素含水率为80%。
(3)选择性氧化反应过程
纤维素氧化条件为:纤维素浆质量浓度为2%,高碘酸钠溶液质量浓度3%,高碘酸钠与绝干纤维素质量之比为2:1,反应温度为30℃,反应时间为12h。
称取25g纤维素,则纤维素的绝干重量为5g,然后向纤维素中加水配制成质量浓度为2%的纤维素浆,向纤维素浆中加入333.3mL质量浓度为3%高碘酸钠溶液,在30℃在下搅拌反应12h,整个反应过程避光进行;氧化反应后,待冷却至23℃,用孔径为0.10μm的滤膜进行固液分离,然后用去离子水反复洗涤,得到纤维素二醛衍生物;
(4)改性纤维素絮凝剂的实现
阳离子醚化条件为:乙酰肼基三甲基氯化铵与纤维素二醛衍生物质量比为8:1,乙酰肼基三甲基氯化铵和乙醛质量比为7.5:1,反应体系中用水与纤维素二醛衍生物体积质量比为50 mL:1g,反应体系pH调节至3.5,20℃,反应温度0.5h。
称取1g纤维素二醛衍生物转移至反应瓶中,依次加入50mL去离子水、8g乙酰肼基三甲基氯化铵和1.1g乙醛,混合均匀后,用盐酸调节pH为3.5,20℃下反应0.5h;反应结束后,反应液在7000rpm下离心10min,去除未溶解的残渣和气泡,收集上清液,向上清液中加入异丙醇直至透明液体出现白色乳液状态,说明沉析完毕,然后将上清液在10000rpm下进行离心,离心20后向离心上清液中滴加硝酸银检测是否有白色沉淀生成,第一次离心后检测生成白色沉淀,然后向上清液中加入异丙醇,继续离心检测,重复3次后向上清液中滴加硝酸银无白色沉淀生成,然后将底部的离心产物冷冻干燥,即得水溶性高取代阳离子纤维素醚化产物;
(5)烟蒂改性纤维素絮凝剂的性状
测定方法为:测定阳离子化纤维素中的氮含量,将阳离子化纤维素放入元素分析仪中进行测定,待元素分析仪分析完毕后,得到氮含量。利用此絮凝剂评价质量浓度为1%的高岭土废水的作用效果,絮凝沉淀后的液体移至离心管中,在20℃下,通过400rpm每次离心300s ,继而使用紫外线分光光度计(800nm),检测液体的透光率,进而得知絮凝作用的效果;
通过上述反应所得的烟蒂改性纤维素絮凝剂含氮量为3.29 mmol/g,具有较好的絮凝作用,使用絮凝剂后的透光率上升至56%。
实施例2:基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法,具体操作如下:
(1)烟蒂的备料过程
分离所收集的烟蒂,得到纸和滤嘴部分,将纸和滤嘴部分用去离子水浸泡洗涤,脱杂后,风干处理,其中,纸和滤嘴的总重量为3g,按照去离子水与烟蒂体积质量比为500mL:1g的比例,则所需去离子水为1500mL,清洗后将原料风干,再将原料进行机械研磨处理,制得经过50目但不过70目标准筛网的合格原料;
(2)纤维素提取过程
纤维素提取条件为:氢氧化钠溶液质量分数为5%,氢氧化钠用量为绝干原料质量的20%,处理温度为125℃,反应时间为2h。
称取10.3g风干含水率为3%的步骤(1)的合格原料,烟蒂的绝干重量为10g,并加入40mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液充分混合后,转移至蒸煮罐中,密封,放入电加热蒸煮锅内,加热至125℃反应2h;反应结束后,取出蒸煮罐,冷却至23℃后,将物料完全转移至400目滤袋中,充分揉搓分散,去离子水浸泡洗涤,直至洗涤水为中性,脱去洗涤水,得到纤维素,其中纤维素含水率为80%;
(3)选择性氧化反应过程
纤维素氧化条件为:纤维素浆质量浓度为4%,高碘酸钠溶液质量浓度6%,高碘酸盐与绝干纤维素质量比为6:1,反应温度为45℃,反应时间为42h。
称取25g碱纤维素,则纤维素的绝干重量为5g,然后向纤维素中加水配制成质量浓度为4%的纤维素浆,向纤维素浆中加入500mL质量浓度为6%高碘酸钠溶液,在45℃在下搅拌反应42h,整个反应过程避光进行;氧化反应后,待冷却至24℃,用孔径为0.28μm的滤膜进行固液分离,然后用去离子水反复洗涤,得到纤维素二醛衍生物;
(4)改性纤维素絮凝剂的实现
阳离子醚化条件为:乙酰肼基三甲基氯化铵与纤维素二醛衍生物质量比为17:1,乙酰肼基三甲基氯化铵和乙醛质量比为19:1,反应体系中用水量与纤维素二醛衍生物质量比为125:1mL/g,反应体系pH调节至4.3,50℃,反应温度48h。
称取1g纤维素二醛衍生物转移至反应瓶中,依次加入125mL去离子水、17g乙酰肼基三甲基氯化铵和0.9g乙醛,混合均匀后,用盐酸调节pH为4.3,50℃下反应48h;反应结束后,反应液在11000rpm下离心20min,去除未溶解的残渣和气泡,收集上清液,向上清液中加入异丙醇直至透明液体出现白色乳液状态,说明沉析完毕,然后将上清液在15000rpm下进行离心,离心25min后向离心上清液中滴加硝酸银检测是否有白色沉淀生成,第一次离心后检测生成白色沉淀,然后向上清液中加入异丙醇,继续离心检测,重复4次后向上清液中滴加硝酸银无白色沉淀生成,然后将底部的离心产物冷冻干燥,即得水溶性高取代阳离子纤维素醚化产物;
(5)烟蒂改性纤维素絮凝剂的性状
测定方法为:测定阳离子化纤维素中的氮含量,将阳离子化纤维素放入元素分析仪中进行测定,待元素分析仪分析完毕后,得到氮含量。利用此絮凝剂评价含1%质量浓度的高岭土废水的作用效果,絮凝沉淀后的液体移至离心管中,在20℃下,通过400rpm每次离心300s ,继而使用紫外线分光光度计(800nm),检测液体的透光率,进而得知絮凝作用的效果。
通过上述反应所得的烟蒂改性纤维素絮凝剂含氮量为4.03mmol/g,具有较好的絮凝作用,使用絮凝剂后的透光率上升至59%。
实施例3:基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法,具体操作如下:
(1)烟蒂的备料过程
分离所收集的烟蒂,得到纸和滤嘴部分,将纸和滤嘴部分用去离子水浸泡洗涤,脱杂后,风干处理,其中,纸和滤嘴的总重量为1.5g,按照去离子水与烟蒂体积质量比为1000mL:1g的比例,则所需去离子水为1500mL,清洗后将原料风干,再将原料进行机械研磨处理,制得经过80目但不过100目标准筛网的合格原料;
(2)纤维素提取过程
纤维素提取条件为:氢氧化钠溶液质量分数为10%,氢氧化钠用量为绝干原料质量的30%,处理温度为150℃,反应时间为3h。
称取10.3g风干含水率为3%的步骤(1)的合格原料,烟蒂的绝干重量为10g,并加入30mL质量分数为10%的氢氧化钠溶液充分混合后,转移至蒸煮罐中,密封,放入电加热蒸煮锅内,加热至150℃反应3h;反应结束后,取出蒸煮罐,冷却至25℃后,将物料完全转移至500目滤袋中,充分揉搓分散,去离子水浸泡洗涤,直至洗涤水为中性,脱去洗涤水,得到纤维素,其中纤维素含水率为80%;;
(3)选择性氧化反应过程
纤维素氧化条件为:纤维素浆质量浓度为6%,高碘酸钠溶液质量浓度9%,高碘酸盐用量与绝干纤维素之比为10:1,反应温度为60℃,反应时间为72h。
称取25g纤维素,则纤维素的绝干重量为5g,然后向纤维素中加水配制成质量浓度为6%的纤维素浆,向纤维素浆中加入555.5mL质量浓度为9%高碘酸钠溶液,在60℃在下搅拌反应72h,整个反应过程避光进行;氧化反应后,待冷却至25℃,用孔径为0.45μm的滤膜进行固液分离,然后用去离子水反复洗涤,得到纤维素二醛衍生物;
(4)改性纤维素絮凝剂的实现
阳离子醚化条件为:乙酰肼基三甲基氯化铵与纤维素二醛衍生物质量比为25:1,乙酰肼基三甲基氯化铵和乙醛质量比为30:1,反应体系中用水量与纤维素二醛衍生物质量比为200:1mL/g,反应体系pH调节至5.0,80℃,反应温度96h。
称取1g纤维素二醛衍生物转移至反应瓶中,依次加入200mL去离子水、25g乙酰肼基三甲基氯化铵和0.8g乙醛,即乙酰肼基三甲基氯化铵与纤维素二醛衍生物的质量比为25:1,乙酰肼基三甲基氯化铵与乙醛的质量比为30:1,去离子水与纤维素二醛衍生物的体积质量比为200 mL:1g,混合均匀后,用盐酸调节pH为5.0,80℃下反应96h;反应结束后,反应液在15000rpm下离心30min,去除未溶解的残渣和气泡,收集上清液,向上清液中加入异丙醇直至透明液体出现白色乳液状态,说明沉析完毕,然后将上清液在20000rpm下进行离心,离心30min后向离心上清液中滴加硝酸银检测是否有白色沉淀生成,第一次离心后检测生成白色沉淀,然后向上清液中加入异丙醇,继续离心,离心5次后向上清液中滴加硝酸银无白色沉淀生成,然后将底部的离心产物冷冻干燥,即得水溶性高取代阳离子纤维素醚化产物;
(5)烟蒂改性纤维素絮凝剂的性状
测定方法为:测定阳离子化纤维素中的氮含量,将阳离子化纤维素放入元素分析仪中进行测定,待元素分析仪分析完毕后,得到氮含量。利用此絮凝剂评价含1%质量浓度的高岭土废水的作用效果,絮凝沉淀后的液体移至离心管中,在20℃下,通过400rpm每次离心300s ,继而使用紫外线分光光度计(800nm),检测液体的透光率,进而得知絮凝作用的效果。
通过上述反应所得的烟蒂改性纤维素絮凝剂含氮量为4.27mmol/g,具有较好的絮凝作用,使用絮凝剂后的透光率上升至62%。

Claims (4)

1.一种基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法,其特征在于按如下步骤进行:
(1)从烟蒂中分离出纸和滤嘴部分,然后用去离子水浸泡洗涤分离得到的纸和滤嘴部分,再通过风干、研磨,制得过20~100目筛网的合格原料;
(2)将步骤(1)得到的合格原料与氢氧化钠溶液混匀后进行碱化水解反应,待反应结束,将反应生成物转移至300~500目滤袋中,揉搓分散后用去离子水浸泡洗涤袋内产品,脱去洗涤水后,得到纤维素,其中氢氧化钠的质量为步骤(1)原料绝干质量的10~30%;
(3)将步骤(2)得到的纤维素配制成质量浓度为2~6%纤维素浆,然后向纤维素浆中加入质量浓度为3~9%高碘酸钠溶液,在30~60℃下反应12~72h,然后将反应生成物用孔径为0.10~0.45μm的滤膜进行固液分离,将分离得到的固体进行洗涤,得到纤维素二醛衍生物,其中,高碘酸钠与绝干纤维素的质量比为2:1~10:1;
(4)向步骤(3)得到的纤维素二醛衍生物中依次加入去离子水、乙酰肼基三甲基氯化铵和乙醛,混合均匀后调节混合溶液的pH为3.5~5.0,然后置于20~80℃下反应0.5~96h,再将反应后的溶液在7000~15000rpm下离心10~30min,取上清液,然后向上清液中加入异丙醇直至透明液体出现白色乳液状态,再将溶液置于10000~20000rpm下离心20~30min,再取离心后上清液,并向上清液中滴加硝酸银检测有无白色沉淀生成,若有白色沉淀则继续向上清液中加入异丙醇,然后离心处理,直至离心后的上清液加硝酸银无白色沉淀生成,然后将离心产物进行冷冻干燥,即得到阳离子纤维素醚絮凝剂,其中乙酰肼基三甲基氯化铵与纤维素二醛衍生物的质量比为8:1~25:1,乙酰肼基三甲基氯化铵与乙醛的质量比为7.5:1~30:1,去离子水与纤维素二醛衍生物的体积质量比为50~200 mL:1g。
2.根据权利要求1所述的基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法,其特征在于:步骤(1)中去离子水与烟蒂的体积质量比为100~1000 mL:1g。
3.根据权利要求1所述的基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法,其特征在于:步骤(2)中氢氧化钠溶液的质量分数为1~10%。
4.根据权利要求1所述的基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法,其特征在于:步骤(2)中碱化水解是在密闭蒸煮罐中进行,反应的温度为100~150℃,反应时间1~3h。
CN201711007949.4A 2017-10-25 2017-10-25 一种基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法 Active CN107955077B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711007949.4A CN107955077B (zh) 2017-10-25 2017-10-25 一种基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711007949.4A CN107955077B (zh) 2017-10-25 2017-10-25 一种基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107955077A CN107955077A (zh) 2018-04-24
CN107955077B true CN107955077B (zh) 2020-01-10

Family

ID=61964081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711007949.4A Active CN107955077B (zh) 2017-10-25 2017-10-25 一种基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107955077B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109702220B (zh) * 2019-01-15 2022-04-19 安徽农业大学 一种利用氧化茶渣制备纳米银粒子的方法
CN109775832A (zh) * 2019-03-12 2019-05-21 海安县中丽化工材料有限公司 一种絮凝剂制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101830990A (zh) * 2010-05-08 2010-09-15 山东一滕化工有限公司 速溶羟丙基甲基纤维素醚及其制备方法
CN102807624A (zh) * 2012-05-21 2012-12-05 新疆光大山河化工科技有限公司 羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺
CN104387618A (zh) * 2014-10-30 2015-03-04 昆明理工大学 一种玉米叶综纤维素衍生物共混凝胶的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101830990A (zh) * 2010-05-08 2010-09-15 山东一滕化工有限公司 速溶羟丙基甲基纤维素醚及其制备方法
CN102807624A (zh) * 2012-05-21 2012-12-05 新疆光大山河化工科技有限公司 羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺
CN104387618A (zh) * 2014-10-30 2015-03-04 昆明理工大学 一种玉米叶综纤维素衍生物共混凝胶的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Novel Cellulose Ethers: Synthesis and Structure Characterization of 3-Mono-O-(3"-hydroxypropyl) cellulose;Kristin Schumann等;《Macromolecular Symposia》;20091231;第280卷;第86–94页 *
纤维素的选择性氧化及阳离子化;熊俊军;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20131225;第3-5,42-43页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107955077A (zh) 2018-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105148868A (zh) 纳米纤维素基复合气凝胶型有机染料吸附材料的制备方法
CN106243282B (zh) 改性壳聚糖/纳米纤维素复合气凝胶及其制备方法和应用
CN105413646B (zh) 一种多孔醋酸纤维素微球吸附剂的制备方法
CN103212378B (zh) 一种柠檬酸修饰棕榈树皮吸附剂的制备方法及应用
CN105013447A (zh) 一种改性纤维素重金属吸附剂的制备方法
CN107955077B (zh) 一种基于烟蒂改性制备阳离子纤维素醚絮凝剂的方法
CN103100376B (zh) 一种纤维类天然高分子吸附剂及其应用
CN101934223B (zh) 一种用于废水处理的复合交联吸附剂的制备方法
CN104226259A (zh) 一种苏氨酸改性凹凸棒土吸附剂及其应用
CN106699904B (zh) 一种混酸交替水解制备超支化纤维素钠米晶絮凝材料的方法
CN108359125B (zh) 一种基于废报纸改性纤维素气凝胶的制备方法
CN108273480A (zh) 一种可降解吸油材料的制备方法
CN113000029B (zh) 一种用于油气田污水中汞去除回收的生物基吸附过滤纤维膜的制备方法
CN102580689A (zh) 一种阴离子染料吸附剂及其制备方法和应用
CN101912767B (zh) 一种改性糠醛渣重金属吸附剂的制备方法
CN109231341B (zh) 一种饮用水中重金属离子的去除方法
CN105540796A (zh) 一种纺织上浆的pva废水处理剂及其制备方法
CN103224629B (zh) 一种净化用甘蔗渣的化学改性方法
CN103212379A (zh) 一种利用废报纸制备纤维素基染料废水净化材料的方法
CN105435751B (zh) 一种玉米秆芯再生多糖醚化物复合凝胶的制备方法
CN105692845B (zh) 一种柚子皮天然混凝剂的制备方法
CN110746655A (zh) 基于纤维素纳米晶须的pH敏感纳米球及其制备和应用
CN103613688A (zh) 一种粘胶纤维生产废液中半纤维素的提取及季铵化改性方法
CN106076270A (zh) 一种功能性交联壳聚糖金属离子吸附剂
CN105131129B (zh) 一种纳米纤维素的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant