CN109666079A - 一种改性纤维素螯合剂及其制备方法 - Google Patents

一种改性纤维素螯合剂及其制备方法 Download PDF

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施晓旦
金霞朝
杨欢
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Abstract

本发明公开了一种改性纤维素螯合剂的制备方法，包括如下步骤：将醚化纤维素溶于水中，用碱溶液调节pH值到12‑13；依次加入二乙烯三胺和甲醛，85‑95℃下反应，反应完成后冷却至室温，向其中加入二硫化碳，室温下继续反应；分离反应产物，洗涤、干燥后得到所述改性纤维素螯合剂。本发明采用纤维素为原料，经过一系列反应改性为具有螯合基团的捕集剂，与重金属离子形成螯合沉淀物。这类螯合剂具有吸附效果好、选择性好、易洗脱、易稳定、沉淀渣易保存等特点。

Description

一种改性纤维素螯合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种改性纤维素螯合剂及其制备方法。
背景技术
近年来，国内外出现了众多利用螯合剂吸附捕捉重金属离子的方法，并且取得了良好的成效。在天然高分子中，纤维素中含有活性基团，结构样式多的特点，可通过接枝、醚化、功能化、化学修饰等方法制备各种特殊性质的螯合纤维素。我国木薯资源丰富，产量丰富，价格低廉，纤维素中的支链纤维素占83％，非常适合作为螯合剂的基体材料。目前还没有合适的纤维素改性螯合剂形成产业化。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性纤维素螯合剂的制备方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种改性纤维素螯合剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将醚化纤维素溶于水中，用碱溶液调节pH值到12-13；
步骤二，依次加入二乙烯三胺和甲醛，85-95℃下反应，反应完成后冷却至室温，向其中加入二硫化碳，室温下继续反应；
步骤三，分离反应产物，洗涤、干燥后得到所述改性纤维素螯合剂。
作为优选的技术方案，各组分的质量含量如下：
作为优选的技术方案，所述醚化纤维素采用如下方法制备：
将纤维素分散在醇中，加入醚化剂羟甲基二甲胺盐酸盐和氢氧化钠，在40-60℃条件下反应，反应完成后分离、干燥获得所述醚化纤维素。
作为优选的技术方案，各组分的质量含量如下：
纤维素 100份、
羟甲基二甲胺盐酸盐 8-45份、
氢氧化钠 5-10份。
作为优选的技术方案，反应时间为2-6小时。
作为优选的技术方案，所述醇为乙醇。
本发明采用纤维素为原料，经过一系列反应改性为具有螯合基团的捕集剂，与重金属离子形成螯合沉淀物。这类螯合剂具有吸附效果好、选择性好、易洗脱、易稳定、沉淀渣易保存等特点。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
实施例1
1.对纤维素进行羟甲基二甲胺盐酸盐改性，将纤维素分散在乙醇中，加入纤维素质量8％的NaOH以及纤维素质量20％的羟甲基二甲胺盐酸盐，在50℃条件下反应5小时，分离干燥后备用。
2.称取10g的醚化纤维素溶解于水中，用Imol/L的碱液NaOH溶液调节溶液的pH到12～13，揽拌均匀。
3.在搅拌条件下，依次向滤液中加入二乙烯三胺13.6g、甲甲醛溶液13.9g，升温到90℃，在90℃下反应5h；然后冷却至室温，向其中加入二硫化碳15.1g，在室湿下继续反应2小时。
4.将反应产物抽滤、然后用水反复洗涤3～5次，然后真空干燥得到产品。
实施例2
1.对纤维素进行羟甲基二甲胺盐酸盐改性，将纤维素分散在乙醇中，加入纤维素质量10％的NaOH以及纤维素质量45％的羟甲基二甲胺盐酸盐，在45℃条件下反应3小时，分离干燥后备用。
2.称取10g的醚化纤维素溶解于水中，用Imol/L的碱液NaOH溶液调节溶液的pH到12～13，揽拌均匀。
3.在搅拌条件下，依次向滤液中加入二乙烯三胺18.2g、甲甲醛溶液18.5g，升温到90℃，在90℃下反应5h；然后冷却至室温，向其中加入二硫化碳20.1g，在室湿下继续反应2小时。
4.将反应产物抽滤、然后用水反复洗涤3～5次，然后真空干燥得到产品。
实施例3
1.对纤维素进行羟甲基二甲胺盐酸盐改性，将纤维素分散在乙醇中，加入纤维素质量8％的NaOH以及纤维素质量25％的羟甲基二甲胺盐酸盐，在45℃条件下反应3小时，分离干燥后备用。
2.称取10g的醚化纤维素溶解于水中，用Imol/L的碱液NaOH溶液调节溶液的pH到12～13，揽拌均匀。
3.在搅拌条件下，依次向滤液中加入二乙烯三胺26.0g、甲甲醛溶液26.4g，升温到90℃，在90℃下反应5h；然后冷却至室温，向其中加入二硫化碳28.7g，在室湿下继续反应2小时。
4.将反应产物抽滤、然后用水反复洗涤3～5次，然后真空干燥得到产品。
实施例4
1.对纤维素进行羟甲基二甲胺盐酸盐改性，将纤维素分散在乙醇中，加入纤维素质量7％的NaOH以及纤维素质量23％的羟甲基二甲胺盐酸盐，在45℃条件下反应3小时，分离干燥后备用。
2.称取10g的醚化纤维素溶解于水中，用Imol/L的碱液NaOH溶液调节溶液的pH到12～13，揽拌均匀。
3.在搅拌条件下，依次向滤液中加入二乙烯三胺24.2g、甲甲醛溶液24.6g，升温到90℃，在90℃下反应5h；然后冷却至室温，向其中加入二硫化碳26.8，在室湿下继续反应2小时。
4.将反应产物抽滤、然后用水反复洗涤3～5次，然后真空干燥得到产品。
对比例
以两性纤维素螯合剂为对比样。
配置质量浓度为0.03％的Cr2+溶液、0.002％的Cu2+溶液、0.006％的Mg2+离子溶液，固定金属离子/螯合剂质量比为0.05，加入螯合剂，放置摇床恒温振荡，一段时间后将其取出，离心分离，得到上层清液，测定上清液中的离子浓度，计算络合金属离子含量。具体结果如表1：
表1
从表中可以看出，本发明的金属离子吸附效果明显优于对比例。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种改性纤维素螯合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将醚化纤维素溶于水中，用碱溶液调节pH值到12-13；
步骤二，依次加入二乙烯三胺和甲醛，85-95℃下反应，反应完成后冷却至室温，向其中加入二硫化碳，室温下继续反应；
步骤三，分离反应产物，洗涤、干燥后得到所述改性纤维素螯合剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各组分的质量含量如下：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醚化纤维素采用如下方法制备：将纤维素分散在醇中，加入醚化剂羟甲基二甲胺盐酸盐和氢氧化钠，在40-60℃条件下反应，反应完成后分离、干燥获得所述醚化纤维素。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述醚化纤维素的制备步骤中，各组分的质量含量如下：
纤维素 100份、
羟甲基二甲胺盐酸盐 8-45份、
氢氧化钠 5-10份。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，反应时间为2-6小时。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述醇为乙醇。
7.如权利要求1-6任一项方法制备的改性纤维素螯合剂。
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