CN107970903A - 一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法 - Google Patents

一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107970903A
CN107970903A CN201711247449.8A CN201711247449A CN107970903A CN 107970903 A CN107970903 A CN 107970903A CN 201711247449 A CN201711247449 A CN 201711247449A CN 107970903 A CN107970903 A CN 107970903A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
heavy metal
metal ion
preparation
chelating function
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.)
Granted
Application number
CN201711247449.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107970903B (zh
Inventor
黄佳佳
沙娇
李涛
来荣云
刘静雯
炊宁博
原思国
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.)
Zhengzhou University
Original Assignee
Zhengzhou University
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 Zhengzhou University filed Critical Zhengzhou University
Priority to CN201711247449.8A priority Critical patent/CN107970903B/zh
Publication of CN107970903A publication Critical patent/CN107970903A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107970903B publication Critical patent/CN107970903B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28023—Fibres or filaments
    • 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
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/264—Synthetic macromolecular compounds derived from different types of monomers, e.g. linear or branched copolymers, block copolymers, graft copolymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/51—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with sulfur, selenium, tellurium, polonium or compounds thereof
    • D06M11/53—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with sulfur, selenium, tellurium, polonium or compounds thereof with hydrogen sulfide or its salts; with polysulfides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/244—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus
    • D06M13/248—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus with compounds containing sulfur
    • D06M13/252—Mercaptans, thiophenols, sulfides or polysulfides, e.g. mercapto acetic acid; Sulfonium compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/322—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing nitrogen
    • D06M13/35—Heterocyclic compounds
    • D06M13/355—Heterocyclic compounds having six-membered heterocyclic rings
    • D06M13/358—Triazines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/26—Polymers or copolymers of unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof
    • D06M2101/28—Acrylonitrile; Methacrylonitrile

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法。首先将基体纤维加入反应器中，加入溶剂A溶胀，溶胀后冷却；接着加入三聚氯氰和缚酸剂搅匀，搅匀后进行反应，反应后冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次进行洗涤、真空干燥，得到三聚氯氰修饰的纤维；将所得三聚氯氰修饰的纤维加入溶剂B中溶胀，溶胀后加入功能化试剂搅匀，搅匀后进行反应，反应后冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物进行处理，得到产品吸附重金属离子的螯合功能纤维。本发明制备方法成熟稳定、反应过程简单、操作方便、时间短、能耗低、易于处理、污染小。

Description

一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法
一、技术领域：
本发明涉及一种螯合功能纤维的制备方法，特别是涉及一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法。
二、背景技术：
重金属具有不可降解、容易在生物体内富集、致癌、致畸形等特点。因此，重金属污染已经成为人类生存和发展的主要威胁，其中重金属废水的污染尤为严重。目前，重金属废水的处理方法主要有絮凝沉淀、生化处理、吸附、膜分离、电化学等方法；其中吸附法可实现重金属废水深度净化，并且能够对重金属资源化回收与利用，近年来成为重金属废水资源化治理中的一种新型技术。吸附法处理过程中常用的吸附材料主要有活性炭、吸附树脂、离子交换材料以及螯合功能材料，其中螯合功能材料特别是螯合功能纤维材料，由于兼具吸附容量大、吸附与解吸快、选择性好等突出优势，在重金属废水处理方面具有更好的应用前景。
近年来，已经有部分关于重金属螯合功能纤维制备的文献报道和公开的专利文献。例如1、申请号为201310311348.8，发明名称为“对铅离子具有选择性吸附的鳌合纤维的合成方法”。该发明专利申请以丙烯酸改性聚四氟乙烯纤维为基体，用4-氨基吡啶功能化以后，得到了一种对铅离子具有选择性吸附的鳌合纤维。2、专利号为201610225150.2，名称为“一种汞离子吸附鳌合纤维的制备方法”的专利申请以聚丙烯腈纤维为骨架，通过与2,4-二硝基苯肼的反应得到一种含氮氧多配位基鳌合纤维。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题是：提供一种新型的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，为重金属废水的治理提供一种新的材料选择。本发明技术方案采用价格低廉、工业化的聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维为基体纤维，通过与三聚氯氰的反应在纤维上接枝活性氯，然后通过与硫化钠或者硫脲反应得到含有氮硫多配位中心的螯合功能纤维。本发明所得产品主要应用于重金属废水的治理。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
a、首先将基体纤维加入反应容器中，然后加入溶剂A进行充分溶胀，溶胀后冷却至-10～10℃；接着加入三聚氯氰和缚酸剂搅拌均匀，搅匀后在-10～10℃条件下反应1～6h，接着升温至30～60℃条件下反应1～6h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次用丙酮和四氢呋喃反复洗涤至中性、真空干燥，干燥后得到三聚氯氰修饰的纤维；
所述基体纤维与溶剂A二者之间的质量体积比(g/ml)为1：10～100，所述基体纤维与三聚氯氰之间的质量摩尔比(g/mmol)为1：4～115；所述基体纤维与缚酸剂二者之间的质量摩尔比(g/mmol)为1：2～11.5；
b、称取步骤a所得三聚氯氰修饰的纤维，加入溶剂B进行充分溶胀，溶胀后加入功能化试剂搅拌或超声分散均匀，然后在室温至60℃条件下反应1～4h，接着升温至60～100℃条件下反应1～6h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次用四氢呋喃、乙醇和水洗涤；洗涤后的产物采用酸或碱在20～60℃条件下浸泡1～6h，浸泡后采用水将产物洗涤至中性，最后真空干燥，得到产品吸附重金属离子的螯合功能纤维；
所述三聚氯氰修饰的纤维与溶剂B二者之间的质量体积比(g/ml)为1：10～100；所述三聚氯氰修饰的纤维上活性氯与功能化试剂之间的摩尔比为1:1～10。
根据上述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，步骤a中所述基体纤维为聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维；所述溶剂A为丙酮或四氢呋喃；所述缚酸剂为碳酸钠、氢氧化钠和N,N-二异丙基乙二胺中的至少一种。
根据上述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，所述聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维的交换容量为4.0～11.5mmol/g。
根据上述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，步骤a中充分溶胀的时间为6～48h。
根据上述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，步骤a中真空干燥时真空度为0.08Mpa，干燥温度为60℃，干燥时间为24h。
根据上述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，步骤b中所述溶剂B为水、二氧六环、丙酮或乙醇；所述功能化试剂为硫化钠或硫脲。
根据上述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，步骤b中充分溶胀的时间为6～48h。
根据上述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，步骤b中采用的酸为硫酸或盐酸，硫酸和盐酸的浓度均为0.5～3.5mol/L；采用的碱为氢氧化钠或氢氧化钾，氢氧化钠和氢氧化钾的浓度均为0.5～3.5mol/L。
本发明的积极有益效果：
1、本发明技术方案首次通过三聚氯氰其中一个氯与聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维的氨基发生亲核取代反应，将三聚氯氰接枝到基体纤维上，然后三聚氯氰另外两个氯与功能化试剂的反应，最后得到新型吸附重金属离子的螯合功能纤维。本发明利用三聚氯氰三个氯反应活性的不同，成功开辟了一条制备螯合功能纤维的新方法。
2、本发明所用基体纤维含有大量的氨基官能团，最高可达11.5mmol/g，通过与三聚氯氰的反应，理论上可以制备功能基团含量非常高的螯合纤维，本发明所得螯合纤维的功能基含量最高可达3.6mmol/g。本发明为制备高功能基含量的螯合纤维提供一种新的途径。
3、本发明制备方法成熟稳定、反应过程简单、操作方便、时间短、能耗低、易于处理、污染小。本发明所制备的螯合功能纤维对多种重金属离子都具有很好的吸附性能，在重金属废水处理方面具有很好的应用前景，为重金属废水的治理提供一条新的途径。
四、附图说明：
图1本发明实施例2所制备的中间体三聚氯氰修饰的纤维(a)和产品含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维(b)的扫描电镜图片。
从图1中可以看出，经过两步化学反应后，纤维的表面依然光滑，没有碎片和裂纹，说明本发明所制备纤维具有很好的稳定性和进行性能。
图2本发明实施例2所得含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维的EDS曲线。
从图2中可以看出，纤维表面含有C、N、Cl、S等元素，说明三聚氯氰成功接枝到纤维表面，并进一步转化为巯基官能团。
图3本发明实施例3所制备含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维对As(V)的吸附等温线。
从图3中可以看出，本发明所制备的含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维对As(V)的最大吸附量可达113.6mg/g。
图4本发明实施例3所制备的含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维对As(V)的吸附动力学曲线。
从图4中可以看出，本发明所制备的含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维对As(V)具有非常快吸附速率，100min就可以达到吸附平衡。
图5本发明实施例5所制备的含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维对汞离子的吸附等温线。
从图5中可以看出，本发明所制备的含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维对汞离子的最大吸附量可达192mg/g。
五、具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明保护的技术方案。
实施例1：
本发明吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先称取2.0g聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维(交换容量4mmol/g)置于反应瓶中，然后加入20ml四氢呋喃静置溶胀48h，溶胀后冷却至0℃；接着加入1.472g(8mmol)三聚氯氰和0.42g(4mmol)碳酸钠搅拌均匀，在0℃条件下反应1h，然后升温至60℃反应1h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物；将所得产物依次采用丙酮和四氢呋喃反复洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，干燥后得到三聚氯氰修饰的纤维(相对于原纤维，修饰后纤维增重16％，接枝三聚氯氰的量为0.93mmol/g，活性氯含量为1.86mmol/g)；
b、称取1g步骤a所得三聚氯氰修饰的纤维，加入10ml水静置溶胀48h，溶胀后加入0.446g九水硫化钠(1.86mmol)搅拌均匀，然后室温条件下反应1h，接着升温至100℃反应1h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次采用四氢呋喃、乙醇和水洗涤，洗涤后加入过量的0.5mol/L的盐酸在20℃条件下浸泡6h，浸泡后用水将产物洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，得到含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维(根据元素分析结果：巯基含量为1.05mmol/g)。
实施例2：
本发明吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先称取4.0g聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维(交换容量11.5mmol/g)置于反应瓶中，然后加入400ml丙酮静置溶胀6h，溶胀后冷却至10℃；接着加入84.64g(460mmol)三聚氯氰和1.84g(46mmol)氢氧化钠搅拌均匀，在10℃条件下反应6h，然后升温至30℃反应6h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物；将所得产物依次采用丙酮和四氢呋喃反复洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，干燥后得到三聚氯氰修饰的纤维(相对于原纤维，修饰后纤维增重45％，接枝三聚氯氰的量为2.10mmol/g，活性氯含量为4.20mmol/g)；
b、称取1g步骤a所得三聚氯氰修饰的纤维，加入100ml水静置溶胀6h，溶胀后加入10.08g九水硫化钠(42mmol)搅拌均匀，然后室温条件下反应4h，接着升温至60℃反应6h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次采用四氢呋喃、乙醇和水洗涤，洗涤后加入过量的3.5mol/L的盐酸在60℃条件下浸泡1h，浸泡后用水将产物洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，得到含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维(根据元素分析结果：巯基含量为3.6mmol/g)。
实施例3：
本发明吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先称取2.0g聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维(交换容量8.0mmol/g)置于反应瓶中，然后加入100ml丙酮静置溶胀24h，溶胀后冷却至6℃；接着加入11.78g(64mmol)三聚氯氰和1.63g(16mmol)N,N-二异丙基乙二胺搅拌均匀，在6℃条件下反应3h，然后升温至45℃反应4h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物；将所得产物依次采用丙酮和四氢呋喃反复洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，干燥后得到三聚氯氰修饰的纤维(相对于原纤维，修饰后纤维增重37％，接枝三聚氯氰的量为1.82mmol/g，活性氯含量为3.64mmol/g)；
b、称取1g步骤a所得三聚氯氰修饰的纤维，加入60ml水静置溶胀12h，溶胀后加入6.12g九水硫化钠(25.48mmol)搅拌均匀，然后室温条件下反应3h，接着升温至80℃反应5h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次采用四氢呋喃、乙醇和水洗涤，洗涤后加入过量的2.0mol/L的盐酸在35℃条件下浸泡2h，浸泡后用水将产物洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，得到含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维(根据元素分析结果：巯基含量为3.12mmol/g)。
实施例4：
本发明吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先称取2.0g聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维(交换容量5mmol/g)置于反应瓶中，然后加入30ml四氢呋喃静置溶胀48h，溶胀后冷却至0℃；接着加入2.76g(15mmol)三聚氯氰和0.53g(5mmol)碳酸钠搅拌均匀，在0℃条件下反应1.5h，然后升温至55℃反应2.5h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物；将所得产物依次采用丙酮和四氢呋喃反复洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，干燥后得到三聚氯氰修饰的纤维(相对于原纤维，修饰后纤维增重19％，接枝三聚氯氰的量为1.08mmol/g，活性氯含量为2.16mmol/g)；
b、称取1g步骤a所得三聚氯氰修饰的纤维，加入50ml丙酮静置溶胀26h，溶胀后加入0.821g硫脲(10.8mmol)搅拌均匀，然后室温条件下反应2h，接着升温至70℃反应1h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次采用四氢呋喃、乙醇和水洗涤，洗涤后加入过量的1.0mol/L的氢氧化钠溶液在20℃条件下浸泡6h，浸泡后用水将产物洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，得到含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维(根据元素分析结果：巯基含量为1.95mmol/g)。
实施例5：
本发明吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先称取2.5g聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维(交换容量10.0mmol/g)置于反应瓶中，然后加入80ml丙酮静置溶胀15h，溶胀后冷却至8℃；接着加入27.6g(150mmol)三聚氯氰和1.0g(25mmol)氢氧化钠搅拌均匀，在8℃条件下反应3h，然后升温至40℃反应5h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物；将所得产物依次采用丙酮和四氢呋喃反复洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，干燥后得到三聚氯氰修饰的纤维(相对于原纤维，修饰后纤维增重29％，接枝三聚氯氰的量为1.52mmol/g，活性氯含量为3.04mmol/g)；
b、称取1g步骤a所得三聚氯氰修饰的纤维，加入90ml乙醇静置溶胀23h，溶胀后加入0.693g硫脲(9.12mmol)搅拌均匀，然后室温条件下反应4h，接着升温至60℃反应6h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次采用四氢呋喃、乙醇和水洗涤，洗涤后加入过量的2.0mol/L的氢氧化钠溶液在50℃条件下浸泡4h，浸泡后用水将产物洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，得到含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维(根据元素分析结果：巯基含量为2.87mmol/g)。
实施例6：
本发明吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先称取2.0g聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维(交换容量7.0mmol/g)置于反应瓶中，然后加入110ml丙酮静置溶胀22h，溶胀后冷却至4℃；接着加入7.728g(42mmol)三聚氯氰和1.428g(14mmol)N,N-二异丙基乙二胺搅拌均匀，在4℃条件下反应2.5h，然后升温至43℃反应5h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物；将所得产物依次采用丙酮和四氢呋喃反复洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，干燥后得到三聚氯氰修饰的纤维(相对于原纤维，修饰后纤维增重35％，接枝三聚氯氰的量为1.75mmol/g，活性氯含量为3.5mmol/g)；
b、称取1g步骤a所得三聚氯氰修饰的纤维，加入60ml二氧六环静置溶胀15h，溶胀后加入1.46g硫脲(19.25mmol)搅拌均匀，然后室温条件下反应2h，接着升温至80℃反应4h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次采用四氢呋喃、乙醇和水洗涤，洗涤后加入过量的3.0mol/L的氢氧化钠溶液在40℃条件下浸泡4h，浸泡后用水将产物洗涤至中性，真空干燥至恒重(真空度0.08Mpa，干燥温度60℃，干燥时间24h)，得到含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维(根据元素分析结果：巯基含量为3.07mmol/g)。
本发明所制备的产品含巯基的吸附重金属离子的螯合功能纤维的应用实施例：
应用实例1：本发明所制备的螯合功能纤维对As(V)的吸附性能研究
称取0.1g本发明所制备的螯合功能纤维，置于具塞锥形瓶中，然后加入100ml、200mg/L As(V)溶液，置于在恒温振荡箱中，吸附平衡后测定吸附量。再将纤维置于25ml、5mol/L盐酸中浸泡，测定洗脱液中As(V)浓度。将洗脱再生纤维用水洗至中性，按前述方法进行下一轮吸附实验。As(V)浓度的测定：取溶液于发生瓶中(浓度小于0.5mg/L)，加水稀释至50ml，依次加入4ml硫酸、4ml碘化钾、2ml二氯化锡、1ml硫酸铜、再加入4g无砷锌粒，然后将导气管快速放入吸收液中，吸收1h后于510nm处测定吸光度。本发明所得螯合功能纤维对As(V)吸附量由以下公式计算得到：
式中Qe为吸附达到平衡时吸附量；C0、Ce分别为溶液中金属离子初始及吸附平衡时浓度；V为溶液初始体积；m为加入纤维的质量。
所得本发明产品螯合功能纤维对As(V)的吸附性能如图3和图4所示。
应用实例2：本发明所制备的螯合功能纤维对汞离子的吸附性能研究
取若干份0.1g(精确到0.001g)本发明制备的螯合功能纤维于100mL锥形瓶中，分别加入浓度从100mg/L到2000mg/L的Hg(II)溶液25mL，在283K、298K、313K下恒温振荡48h后，测定溶液中Hg(II)的浓度，按照以下公式计算纤维对Hg(II)的吸附容量。
Qt：纤维t时刻吸附容量(mg/g)；C0、Ct：起始及t时刻溶液中金属离子浓度(mg/L)；m：纤维加入质量(g)。
本发明产品螯合功能纤维对汞离子的吸附性能如图5所示。

Claims (8)

1.一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
a、首先将基体纤维加入反应容器中，然后加入溶剂A进行充分溶胀，溶胀后冷却至-10～10℃；接着加入三聚氯氰和缚酸剂搅拌均匀，搅匀后在-10～10℃条件下反应1～6h，接着升温至30～60℃条件下反应1～6h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次用丙酮和四氢呋喃反复洗涤至中性、真空干燥，干燥后得到三聚氯氰修饰的纤维；
所述基体纤维与溶剂A二者之间的质量体积比为1：10～100，所述基体纤维与三聚氯氰之间的质量摩尔比为1：4～115；所述基体纤维与缚酸剂二者之间的质量摩尔比为1：2～11.5；
b、称取步骤a所得三聚氯氰修饰的纤维，加入溶剂B进行充分溶胀，溶胀后加入功能化试剂搅拌或超声分散均匀，然后在室温至60℃条件下反应1～4h，接着升温至60～100℃条件下反应1～6h；反应结束后，冷却至室温、过滤，滤出所得产物，将所得产物依次用四氢呋喃、乙醇和水洗涤；洗涤后的产物采用酸或碱在20～60℃条件下浸泡1～6h，浸泡后采用水将产物洗涤至中性，最后真空干燥，得到产品吸附重金属离子的螯合功能纤维；
所述三聚氯氰修饰的纤维与溶剂B二者之间的质量体积比为1：10～100；所述三聚氯氰修饰的纤维上活性氯与功能化试剂之间的摩尔比为1:1～10。
2.根据权利要求1所述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，其特征在于：步骤a中所述基体纤维为聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维；所述溶剂A为丙酮或四氢呋喃；所述缚酸剂为碳酸钠、氢氧化钠和N,N-二异丙基乙二胺中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯腈基弱碱性离子交换纤维的交换容量为4.0～11.5mmol/g。
4.根据权利要求1所述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，其特征在于：步骤a中充分溶胀的时间为6～48h。
5.根据权利要求1所述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，其特征在于：步骤a中真空干燥时真空度为0.08Mpa，干燥温度为60℃，干燥时间为24h。
6.根据权利要求1所述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，其特征在于：步骤b中所述溶剂B为水、二氧六环、丙酮或乙醇；所述功能化试剂为硫化钠或硫脲。
7.根据权利要求1所述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，其特征在于：步骤b中充分溶胀的时间为6～48h。
8.根据权利要求1所述的吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法，其特征在于：步骤b中采用的酸为硫酸或盐酸，硫酸和盐酸的浓度均为0.5～3.5mol/L；采用的碱为氢氧化钠或氢氧化钾，氢氧化钠和氢氧化钾的浓度均为0.5～3.5mol/L。
CN201711247449.8A 2017-11-29 2017-11-29 一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法 Active CN107970903B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711247449.8A CN107970903B (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711247449.8A CN107970903B (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107970903A true CN107970903A (zh) 2018-05-01
CN107970903B CN107970903B (zh) 2021-04-13

Family

ID=62009007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711247449.8A Active CN107970903B (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107970903B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109137481A (zh) * 2018-07-24 2019-01-04 东华大学 一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法
CN109289803A (zh) * 2018-09-29 2019-02-01 西南科技大学 多胺基/偕胺肟基修饰的多官能团离子交换纤维制备及使用方法
CN113005761A (zh) * 2021-03-10 2021-06-22 中国环境科学研究院 一种巯基功能化纤维及制备方法和应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003011453A1 (de) * 2001-07-26 2003-02-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Adsorbermaterialien aus nachwachsenden rohstoffen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
US20110250287A1 (en) * 2000-05-08 2011-10-13 Advanced Extravascular Systems, Inc. One step removal of selected molecules from body fluid and tissue
CN102580684A (zh) * 2012-03-16 2012-07-18 陕西科技大学 胶原纤维氨基化改性吸附剂及其制备方法
CN103087245A (zh) * 2013-01-28 2013-05-08 吉恩特新材料科技有限公司 一种含4,6-二巯基-1,3,5-三嗪碱金属盐功能基树脂及其制备方法
CN104059386A (zh) * 2014-06-18 2014-09-24 东华大学 一种络合锌离子的功能性活性染料及其制备方法与应用
CN104529920A (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 苏州国昆裕重金属处理技术有限公司 一种新型重金属捕捉剂的制备方法
CN105817210A (zh) * 2016-05-24 2016-08-03 马鞍山中创环保科技有限公司 一种弱碱性离子交换纤维的制备方法
CN105860077A (zh) * 2016-04-12 2016-08-17 郑州大学 一种聚苯硫醚基吸附分离树脂的制备方法
CN107081135A (zh) * 2016-11-08 2017-08-22 深圳市新纶科技股份有限公司 一种有机染料吸附材料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110250287A1 (en) * 2000-05-08 2011-10-13 Advanced Extravascular Systems, Inc. One step removal of selected molecules from body fluid and tissue
WO2003011453A1 (de) * 2001-07-26 2003-02-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Adsorbermaterialien aus nachwachsenden rohstoffen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
CN102580684A (zh) * 2012-03-16 2012-07-18 陕西科技大学 胶原纤维氨基化改性吸附剂及其制备方法
CN103087245A (zh) * 2013-01-28 2013-05-08 吉恩特新材料科技有限公司 一种含4,6-二巯基-1,3,5-三嗪碱金属盐功能基树脂及其制备方法
CN104059386A (zh) * 2014-06-18 2014-09-24 东华大学 一种络合锌离子的功能性活性染料及其制备方法与应用
CN104529920A (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 苏州国昆裕重金属处理技术有限公司 一种新型重金属捕捉剂的制备方法
CN105860077A (zh) * 2016-04-12 2016-08-17 郑州大学 一种聚苯硫醚基吸附分离树脂的制备方法
CN105817210A (zh) * 2016-05-24 2016-08-03 马鞍山中创环保科技有限公司 一种弱碱性离子交换纤维的制备方法
CN107081135A (zh) * 2016-11-08 2017-08-22 深圳市新纶科技股份有限公司 一种有机染料吸附材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QIANG TAOTAO ET AL.: ""Adsorption of an acid dye on hyperbranched aminated collagen fibers"", 《CHEMICAL EEGINEERING JOURNAL》 *
代立波等: ""弱碱性离子交换纤维对六价铬吸附性能的研究"", 《高校化学工程学报》 *
何建新主编: "《新型纤维材料学》", 31 July 2014 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109137481A (zh) * 2018-07-24 2019-01-04 东华大学 一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法
CN109137481B (zh) * 2018-07-24 2020-06-02 东华大学 一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法
CN109289803A (zh) * 2018-09-29 2019-02-01 西南科技大学 多胺基/偕胺肟基修饰的多官能团离子交换纤维制备及使用方法
CN113005761A (zh) * 2021-03-10 2021-06-22 中国环境科学研究院 一种巯基功能化纤维及制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN107970903B (zh) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107970903A (zh) 一种吸附重金属离子的螯合功能纤维的制备方法
CN104324763B (zh) 一种脱硝脱汞复合催化剂及其制备方法
CN106111201A (zh) 一种用于电化学合成氨的催化剂及其制备方法
CN102211017A (zh) 一种偕胺肟基提铀吸附剂及制备方法
CN102773081B (zh) 聚丙烯腈螯合树脂吸附剂的制备方法
CN110218721A (zh) 一种高稳定固定化碳酸酐酶及其制备方法与应用
CN105727736A (zh) 以金属有机骨架材料制备催化剂用于脱除二氧化硫的方法
CN110215902A (zh) 硅烷改性生物炭及其制备方法和应用
CN109317104A (zh) 一种巯基功能化金属-有机骨架材料、制备及其应用
CN109174008A (zh) 在金属有机骨架中固载离子液体的吸附剂及其制备方法与应用
CN109182791A (zh) 一种有机酸络合-固相吸附从稀土料液中除铝的方法
CN112979977A (zh) 用于CO2捕集的双金属MOFs材料及制备方法和应用
CN113087864B (zh) 一种杂环共价有机聚合物的制备方法及其在铀酰离子吸附中的应用
CN106902780A (zh) 同步吸附锂/铷离子的多级孔硅吸附剂的制备及应用
CN103427104B (zh) 用含钒浸出液制备钒电池电解液的方法
CN102861558A (zh) 聚丙烯腈螯合树脂金属吸附材料的制备方法
CN107904939B (zh) 一种强碱离子交换纤维的制备方法
CN113351187A (zh) 一种重金属离子印迹水凝胶球珠及其制备方法和应用
CN109400720A (zh) 一种两性纤维素吸附剂的制备方法及应用
CN107321354B (zh) 一种高温高选择性二氧化碳甲烷化催化剂及其制备方法
CN109351337A (zh) 一种硅烷偶联剂改性沸石的制备方法及其应用
CN109482160A (zh) 一种磷酸酯基高效铀吸附剂及其制备方法与应用
CN108404885A (zh) 一种纤维素季铵盐吸附剂及其制备方法与应用
CN110483800A (zh) 一种含s金属有机框架材料的制备及其应用
CN116375031A (zh) 一种低温活化活性炭、制备方法及应用

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