CN110270317B - 一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法 - Google Patents

一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110270317B
CN110270317B CN201910456859.6A CN201910456859A CN110270317B CN 110270317 B CN110270317 B CN 110270317B CN 201910456859 A CN201910456859 A CN 201910456859A CN 110270317 B CN110270317 B CN 110270317B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellulose
solution
activated carbon
based hydrogel
heavy metal
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
CN201910456859.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110270317A (zh
Inventor
苏秀平
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.)
Sepp Hangzhou Filtration Technology Co ltd
Original Assignee
Shaoxing University Yuanpei College
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 Shaoxing University Yuanpei College filed Critical Shaoxing University Yuanpei College
Priority to CN201910456859.6A priority Critical patent/CN110270317B/zh
Publication of CN110270317A publication Critical patent/CN110270317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110270317B publication Critical patent/CN110270317B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • B01J20/265—Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
    • 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
    • B01J20/28047—Gels
    • 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
    • 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
    • C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • 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

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，包括如下步骤：将棉纱置于纤维素溶解液中，搅拌分散后冷冻得纤维素溶液；将氢氧化钠加入二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的混合溶液中，搅拌后得到改性溶液；向纤维素溶液中加入聚乙烯醇溶液，混合均匀依次加入过硫酸铵、丙烯酸单体和N,N‑亚甲基双丙烯酰胺，搅拌聚合得到凝胶状的聚合物；将凝胶状的聚合物放入改性溶液中，浸泡并加热反应，反应结束后的产物用酒精和水反复清洗后得到产物。本发明利用废弃棉纱中的纤维素，制备出的纤维素基水凝胶吸附剂表面引入大量氨基，可以实现对重金属废水中重金属离子的高效快速去除，达到以废治废的双重目的。

Description

一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备 方法
技术领域
本发明涉及吸附剂领域，尤其是涉及一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法。
背景技术
水凝胶是具有三维网络结构的聚合物，能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解，可用于油水分离、空气过滤、电线包裹材料、防静电、密封材料、金属离子浓集、包装材料等方面。但普通的水凝胶在外力作用下容易破裂，纤维素基水凝胶以纤维素作为原料，成本低廉，来源广泛，具有优异的生物性优势和良好的机械强度，韧性更好，在多种产业应用中更具优势。
例如，在中国专利文献上公开的“一种纤维素类的可生物降解水凝胶的制备方法”，其公告号CN104327307A，包括配制溶剂、配置纤维素溶液与CMC溶液、以及交联反应、后处理等步骤。在本发明中，纤维素类可生物降解水凝胶的制备流程简单，交联剂采用广泛应用于医药、食品和化妆品行业的PEGDE，是无毒环保型的交联剂。制得的水凝胶具有很好的生物降解性，是绿色环保的功能性高分子材料。然而，该方法无法实现对含纤维素纺织废弃资源的回收和再利用，对重金属废水中的重金属离子的吸附率也有限。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的纤维素类水凝胶，在制备时无法实现对含纤维素纺织废弃资源的回收和再利用，且对重金属离子的吸附量有限，难以很好的应用在重金属废水处理中的问题，提供一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，通过工艺控制，获得对重金属离子具有高效吸附性能的纤维素基水凝胶吸附剂，实现了对含纤维素纺织废弃资源的回收和再利用，并能对重金属废水中重金属离子进行高效快速去除，达到以废治废的双重目的。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将干燥后的棉纱置于纤维素溶解液中，搅拌分散后冷冻至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；
(2)将氢氧化钠加入二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的混合溶液中，搅拌均匀后得到改性溶液；
(3)向纤维素溶液中加入聚乙烯醇溶液，混合均匀后再依次加入过硫酸铵、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌聚合，得到凝胶状的聚合物；
(4)将凝胶状的聚合物放入改性溶液中，浸泡并加热反应，反应结束后的产物用酒精和水反复清洗后得到纤维素基水凝胶吸附剂。
本发明利用废弃棉纱中的棉纤维为原料，得到纤维素溶液，将纤维素溶液与高分子聚合物聚乙烯醇溶液混合，在过硫酸铵引发剂和N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂作用下通过自由基聚合反应在纤维素和聚乙烯醇上接枝聚丙烯酸后，得到凝胶状聚合物；因为聚乙烯醇是一种水溶性多羟基聚合物，因此可以利用其结构特征，再用改性溶液对所得的凝胶状聚合物进行进一步修饰改性，修饰时，改性溶液中的环氧氯丙烷先与聚乙烯醇中的羟基进行反应后，再与改性溶液中的三乙烯四胺进行反应，从而在凝胶状聚合物表面引入大量具有螯合重金属作用的氨基。
因此，本发明利用纤维素的高力学强度和高韧性，以及聚乙烯醇的多羟基结构，制备出的纤维素基水凝胶吸附剂具有优良的机械性能以及亲水性，且其内部具有微孔结构，有利于重金属离子在其中扩散，经改性后表面又引入大量氨基，可以与重金属离子螯合，从而具有强大的重金属吸附能力，可以实现对重金属废水中重金属离子的高效快速去除，达到以废治废的双重目的。
作为优选，步骤(1)中所述的纤维素溶解液为5～9wt％的NaOH和10～15wt％的尿素的混合溶液。棉纱在该成分和比例形成的纤维素溶解液中能良好溶解，形成纤维素溶液。
作为优选，步骤(1)中所述棉纱与纤维素溶解液的质量比为1:10～15。在该比例下，制得的纤维素基水凝胶吸附剂具有较高的吸附性能。
作为优选，步骤(1)中所述冷冻为在-20～-10℃冷冻1～3h。在该条件下能得到溶解充分、均一稳定的纤维素溶液。
作为优选，步骤(2)中所述的改性溶液中，氢氧化钠、二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的质量比为1:(50～75):(4～6):(4～6)。使用该比例制得的改性溶液，可以使改性后的纤维素基水凝胶表面获得更多的氨基，从而对重金属离子的吸附性能更强。
作为优选，步骤(3)中，聚合温度为20～30℃，聚合时间12-24h。可以使丙烯酸单体充分地聚合并成功接枝在纤维素及聚乙烯醇上。
作为优选，步骤(3)中，过硫酸铵、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(2.5～7.5):(200～300):1。通过控制N,N-亚甲基双丙烯酰胺的量调节纤维素基水凝胶吸附剂的孔结构，通过改变功能性单体丙烯酸单体的比例实现对官能团的控制，制得的三维大孔结构表面富含羟基、羧基和氨基等官能团。过硫酸铵引发剂、丙烯酸和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为该比例时，制得的纤维素基水凝胶吸附剂孔道丰富，孔径均匀，吸附性能好。
作为优选，步骤(3)中，加入过硫酸铵后，先加入改性活性炭，搅拌均匀后再加入丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，所述改性活性炭的制备方法为：将活性炭加入8～10M的硝酸溶液，活性炭与硝酸溶液的质量体积比为1g:20～40mL，65～75℃搅拌9～11h，抽滤、洗涤后在90～110℃干燥，得到氧化活性炭；在得到的氧化活性炭中加入氯化亚砜，氧化活性炭与的氯化亚砜质量比为1:1.5～3，75～78℃回流3.5～4.5h，减压蒸出氯化亚砜后得到氯化改性活性炭；将乙二胺加入氯化改性活性炭中，氯化改性活性炭与乙二胺的质量比为1:1.5～3，在110～125℃反应9.5～10.5h，用蒸馏水洗至中性后在90～110℃干燥，得到改性活性炭。
改性后的活性炭的表面具有丰富的氨基，能够与纤维素及聚乙烯醇表面的羟基交联形成氢键，加入丙烯酸进行聚合反应时，进一步与丙烯酸上的羧基和氨基形成氢键，将改性活性炭固定在纤维素基水凝胶吸附剂中且分散均匀，进一步提高纤维素基水凝胶吸附剂对重金属离子的吸附能力。
作为优选，步骤(3)中，过硫酸铵、改性活性炭、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(2.5～7.5):(3～6):(200～300):1。采用该比例制得的纤维素基水凝胶吸附剂孔道丰富，表面的活性基团丰富，对重金属离子的吸附性能强。
作为优选，步骤(4)中，浸泡20-30min后加热反应1-3h。使得凝胶状的聚合物可以得到充分的修饰改性，从而表面具有更多的氨基。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)利用废弃棉纱中的棉纤维为原料，得到纤维素溶液，利用纤维素的高力学强度和高韧性，以及聚乙烯醇的多羟基结构，制备出的纤维素基水凝胶吸附剂具有优良的机械性能以及亲水性，且其内部具有微孔结构，有利于重金属离子在其中扩散，经改性后表面又引入大量氨基，可以与重金属离子螯合，从而具有强大的重金属吸附能力，可以实现对重金属废水中重金属离子的高效快速去除，达到以废治废的双重目的；
(2)通过控制N,N-亚甲基双丙烯酰胺的量调节纤维素基水凝胶吸附剂的孔结构，通过改变功能性单体丙烯酸单体的比例实现对官能团的控制，制得的三维大孔结构表面富含羟基、羧基和氨基等官能团，制得的纤维素基水凝胶吸附剂孔道丰富，孔径均匀，吸附性能好；
(3)在纤维素及水凝胶吸附剂中加入改性活性炭，将改性活性炭固定在纤维素基水凝胶吸附剂中且分散均匀，进一步提高纤维素基水凝胶吸附剂对重金属离子的吸附能力。
附图说明
图1是实施例1制得的纤维素基水凝胶吸附剂干燥后的SEM图；
图2是实施例1制得的纤维素基水凝胶吸附剂对Cu2+的吸附曲线。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
制备纤维素溶液：称取干燥后的棉纱置于纤维素溶解液(7wt％NaOH和12wt％尿素的混合溶液)中，充分搅拌分散后，-15℃冷冻2h后获得纤维素溶液，棉纱与纤维素溶解液的质量比为1:15。
制备改性溶液：将氢氧化钠加入二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的混合溶液中，搅拌均匀后得到改性溶液，氢氧化钠、二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的质量比为1:50:4:4。
制备凝胶状聚合物：向纤维素溶液中加入60g/L的聚乙烯醇溶液，混合均匀后再依次加入过硫酸铵、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，25℃下搅拌聚合20h，得到凝胶状的聚合物；纤维素溶液、聚乙烯醇溶液、过硫酸铵、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为800:800:5:250:1。
凝胶状聚合物改性：将凝胶状的聚合物放入改性溶液中，浸泡25min后加热反应2h，反应结束后的产物用酒精和水反复清洗后得到纤维素基水凝胶吸附剂。
实施例2：
制备纤维素溶液：称取干燥后的棉纱置于纤维素溶解液(7wt％NaOH和12wt％尿素的混合溶液)中，充分搅拌分散后，-15℃冷冻2h后获得纤维素溶液，棉纱与纤维素溶解液的质量比为1:15。
制备改性溶液：将氢氧化钠加入二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的混合溶液中，搅拌均匀后得到改性溶液，氢氧化钠、二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的质量比为1:50:4:4。
制备改性活性炭：将活性炭加入8M的硝酸溶液，活性炭与硝酸溶液的质量体积比为1g:20mL，65℃搅拌9h，抽滤、洗涤后在90℃干燥，得到氧化活性炭；在得到的氧化活性炭中加入氯化亚砜，氧化活性炭与的氯化亚砜质量比为1:1.5，75℃回流3.5h，减压蒸出氯化亚砜后得到氯化改性活性炭；将乙二胺加入氯化改性活性炭中，氯化改性活性炭与乙二胺的质量比为1:1.5，在110℃反应9.5h，用蒸馏水洗至中性后在90℃干燥，得到改性活性炭。
制备凝胶状聚合物：向纤维素溶液中加入60g/L的聚乙烯醇溶液，混合均匀后再依次加入过硫酸铵和改性活性炭，搅拌20min后再依次加入丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，25℃下搅拌聚合20h，得到凝胶状的聚合物；纤维素溶液、聚乙烯醇溶液、过硫酸铵、改性活性炭、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为800:800:5:5:250:1。
凝胶状聚合物改性：将凝胶状的聚合物放入改性溶液中，浸泡25min后加热反应2h，反应结束后的产物用酒精和水反复清洗后得到纤维素基水凝胶吸附剂。
实施例3：
制备纤维素溶液：称取干燥后的棉纱置于纤维素溶解液(5wt％NaOH和10wt％尿素的混合溶液)中，充分搅拌分散后，-20℃冷冻1h后获得纤维素溶液，棉纱与纤维素溶解液的质量比为1:10。
制备改性溶液：将氢氧化钠加入二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的混合溶液中，搅拌均匀后得到改性溶液，氢氧化钠、二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的质量比为1:60:5:5。
制备改性活性炭：将活性炭加入10M的硝酸溶液，活性炭与硝酸溶液的质量体积比为1g:40mL，75℃搅拌11h，抽滤、洗涤后在110℃干燥，得到氧化活性炭；在得到的氧化活性炭中加入氯化亚砜，氧化活性炭与的氯化亚砜质量比为1:3，78℃回流4.5h，减压蒸出氯化亚砜后得到氯化改性活性炭；将乙二胺加入氯化改性活性炭中，氯化改性活性炭与乙二胺的质量比为1～3，在125℃反应10.5h，用蒸馏水洗至中性后在110℃干燥，得到改性活性炭。
制备凝胶状聚合物：向纤维素溶液中加入60g/L的聚乙烯醇溶液，混合均匀后再依次加入过硫酸铵和改性活性炭，搅拌30min后再依次加入丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，20℃下搅拌聚合24h，得到凝胶状的聚合物；纤维素溶液、聚乙烯醇溶液、过硫酸铵、改性活性炭、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为800:400:2.5:3:200:1。
凝胶状聚合物改性：将凝胶状的聚合物放入改性溶液中，浸泡20min后加热反应3h，反应结束后的产物用酒精和水反复清洗后得到纤维素基水凝胶吸附剂。
实施例4：
制备纤维素溶液：称取干燥后的棉纱置于纤维素溶解液(9wt％NaOH和15wt％尿素的混合溶液)中，充分搅拌分散后，-10℃冷冻3h后获得纤维素溶液，棉纱与纤维素溶解液的质量比为1:12。
制备改性溶液：将氢氧化钠加入二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的混合溶液中，搅拌均匀后得到改性溶液，氢氧化钠、二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的质量比为1:75:6:6。
制备改性活性炭：将活性炭加入9M的硝酸溶液，活性炭与硝酸溶液的质量体积比为1g:30mL，70℃搅拌10h，抽滤、洗涤后在100℃干燥，得到氧化活性炭；在得到的氧化活性炭中加入氯化亚砜，氧化活性炭与的氯化亚砜质量比为1:2，76℃回流4h，减压蒸出氯化亚砜后得到氯化改性活性炭；将乙二胺加入氯化改性活性炭中，氯化改性活性炭与乙二胺的质量比为1～2，在115℃反应10h，用蒸馏水洗至中性后在100℃干燥，得到改性活性炭。
制备凝胶状聚合物：向纤维素溶液中加入60g/L的聚乙烯醇溶液，混合均匀后再依次加入过硫酸铵和改性活性炭，搅拌25min后再依次加入丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，30℃下搅拌聚合12h，得到凝胶状的聚合物；纤维素溶液、聚乙烯醇溶液、过硫酸铵、改性活性炭、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为400:800:7.5:6:300:1。
凝胶状聚合物改性：将凝胶状的聚合物放入改性溶液中，浸泡30min后加热反应1h，反应结束后的产物用酒精和水反复清洗后得到纤维素基水凝胶吸附剂。
对比例1：
对比例1与实施例1的不同之处在于：制备凝胶状聚合物的过程中，纤维素溶液、聚乙烯醇溶液、过硫酸铵、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为800:800:5:100:1，其他均与实施例1相同。
对比例2：
对比例2与实施例2的不同之处在于：制备凝胶状聚合物的步骤：向纤维素溶液中加入60g/L的聚乙烯醇溶液，混合均匀后再依次加入过硫酸铵、丙烯酸单体N,N-亚甲基双丙烯酰胺和改性活性炭，25℃下搅拌聚合20h，得到凝胶状的聚合物；纤维素溶液、聚乙烯醇溶液、过硫酸铵、改性活性炭、丙烯酸单体和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为800:800:5:5:250:1，其他均与实施例2相同。
对比例3：
对比例3与实施例2的不同之处在于：制备凝胶状聚合物的过程中，用活性炭代替改性活性炭，其他均与实施例2相同。
对上述实施例和对比例中制得的纤维素基水凝胶吸附剂分别进行重金属离子吸附性能测试：选择Cu2+为吸附重金属离子模型，称取纤维素基水凝胶吸附剂干燥样品100mg，配置300mg/L硫酸铜溶液，pH＝4，置于250mL的锥形瓶内，置于恒温箱温度25℃吸附。吸附时间到1、2、3、4、5、6、8、10、12h对溶液的上清液取样测试浓度，用紫外分光光度计(硫酸铜溶液吸光度λ＝630nm)测试并且计算吸附量。
吸附量计算公式：qe＝(c0-ct)×V/m，式中qe为样品对重金属离子的吸附量，单位mg/g；c0为重金属的初始浓度，单位mg/L；ct为该取样时刻的吸附溶液中重金属离子的浓度，单位mg/L；m为吸附剂的质量，单位g；V为溶液的体积，单位L。
测试结果如表1所示。
表1：纤维素基水凝胶吸附剂吸附性能测试结果。
Figure BDA0002076865310000071
由表1可以看出，本发明的方法制得的纤维素基水凝胶吸附剂对Cu2+的吸附性能良好。实施例2-4中，加入改性活性炭后，吸附速度和吸附量均比实施例1中不加入改性活性炭有所提高。对比例1中，改变了丙烯酸的比例，使其超出本发明的限定范围，制得的纤维素基水凝胶吸附剂的吸附能力与实施例1差别明显，证明丙烯酸的中和度对结果影响十分明显，不是可以任意选择的。对比例2和对比例3中，改变改性活性炭的加入顺序或将改性活性炭更换为普通的活性炭，制得的纤维素基水凝胶吸附剂的吸附能力比实施例2下降较多，甚至低于实施例1中不加改性活性炭时的吸附量。

Claims (9)

1.一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）将干燥后的棉纱置于纤维素溶解液中，搅拌分散后冷冻至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；
（2）将氢氧化钠加入二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的混合溶液中，搅拌均匀后得到改性溶液；
（3）向纤维素溶液中加入聚乙烯醇溶液，混合均匀后再依次加入过硫酸铵和改性活性炭，搅拌均匀后再依次加入丙烯酸单体和N, N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌聚合，得到凝胶状的聚合物；
所述改性活性炭的制备方法为：将活性炭加入8~10M的硝酸溶液，活性炭与硝酸溶液的质量体积比为1g:20~40mL，65~75℃搅拌9~11h，抽滤、洗涤后在90~110℃干燥，得到氧化活性炭；在得到的氧化活性炭中加入氯化亚砜，氧化活性炭与的氯化亚砜质量比为1:1.5~3，75~78℃回流3.5~4.5h，减压蒸出氯化亚砜后得到氯化改性活性炭；将乙二胺加入氯化改性活性炭中，氯化改性活性炭与乙二胺的质量比为1:1.5~3，在110~125℃反应9.5~10.5h，用蒸馏水洗至中性后在90~110℃干燥，得到改性活性炭；
（4）将凝胶状的聚合物放入改性溶液中，浸泡并加热反应，反应结束后的产物用酒精和水反复清洗后得到纤维素基水凝胶吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述的纤维素溶解液为5~9wt%的NaOH和10~15wt%的尿素的混合溶液。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述棉纱与纤维素溶解液的质量比为1:10~15。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述冷冻为在-20~-10℃冷冻1~3h。
5.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，其特征是，步骤（2）中所述的改性溶液中，氢氧化钠、二甲基亚砜、环氧氯丙烷及三乙烯四胺的质量比为1:（50~75）:（4~6）:（4~6）。
6.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，其特征是，步骤（3）中，聚合温度为20~30℃，聚合时间12-24h。
7.根据权利要求1或6所述的一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，其特征是，步骤（3）中，过硫酸铵、丙烯酸单体和N, N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为（2.5~7.5）:（200~300）:1。
8.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，其特征是，步骤（3）中，过硫酸铵、改性活性炭、丙烯酸单体和N, N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为（2.5~7.5）:（3~6）:（200~300）:1。
9.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法，其特征是，步骤（4）中，浸泡20-30min后加热反应1-3h。
CN201910456859.6A 2019-05-29 2019-05-29 一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法 Active CN110270317B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910456859.6A CN110270317B (zh) 2019-05-29 2019-05-29 一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910456859.6A CN110270317B (zh) 2019-05-29 2019-05-29 一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110270317A CN110270317A (zh) 2019-09-24
CN110270317B true CN110270317B (zh) 2021-11-09

Family

ID=67959109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910456859.6A Active CN110270317B (zh) 2019-05-29 2019-05-29 一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110270317B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110773132B (zh) * 2019-11-04 2022-09-13 齐鲁工业大学 一种氨基化纳米微晶纤维素铬高效脱附剂的制备方法及应用
CN111545182A (zh) * 2019-11-20 2020-08-18 湖南工业大学 一种球状的双网络温敏型水凝胶吸附剂及其制备方法和应用
CN110841610A (zh) * 2019-12-11 2020-02-28 广西科技大学 一种固载高分子的重金属吸附剂的制备方法
CN110918061B (zh) * 2019-12-17 2022-02-01 甘肃农业大学 一种生物质废弃物活性炭及其制备方法和在处理废水中硝基苯酚类化合物的应用
CN112920331B (zh) * 2021-01-27 2023-02-17 云南师范大学 一种微纤化纤维素增强聚乙烯基咪唑冰冻凝胶及其制备方法
CN112934189B (zh) * 2021-02-08 2022-12-16 华南理工大学 花生壳木质纤维素/β-环糊精复合水凝胶吸附剂及制备方法与应用
CN112934205A (zh) * 2021-02-24 2021-06-11 上海交通大学 基于黄芪废渣的多孔水凝胶吸附剂的制备方法及其应用
CN113289495B (zh) * 2021-06-11 2022-04-29 湖北中烟工业有限责任公司 一种处理含油物质的陶瓷膜清洗液的方法
CN114471733B (zh) * 2021-12-16 2023-07-28 安徽欣创节能环保科技股份有限公司 一种改性海藻酸钠基光催化还原剂及其制备方法和应用
CN114452948A (zh) * 2022-01-10 2022-05-10 安徽农业大学 一种改性纤维素气凝胶及其制备方法与应用
CN114560952A (zh) * 2022-02-28 2022-05-31 北京佰尔瑞森生物科技有限公司 一种利用秸秆纤维素制备新型纤维素螯合剂的方法
CN115538161A (zh) * 2022-04-15 2022-12-30 江苏金秋弹性织造有限公司 一种防水抗静电弹性织带的制备方法
CN115999521A (zh) * 2023-02-28 2023-04-25 陕西科技大学 一种废水中氨氮的高效吸附材料、制备方法及其应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0985080A (ja) * 1995-09-27 1997-03-31 Oji Paper Co Ltd 吸水性セルロース材料の製造方法
CN106378108A (zh) * 2016-10-08 2017-02-08 中南林业科技大学 一种纳米纤维素基重金属吸附材料的制备方法
CN106390956A (zh) * 2016-11-09 2017-02-15 湖南工业大学 一种治理重金属废水的双网络凝胶吸附剂的制备方法及应用
CN106590223A (zh) * 2016-11-28 2017-04-26 南通华润新材料有限公司 一种亚光泽防水吸墨涂层涂料及其制备方法
CN106732353A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 绍兴文理学院 一种对抗生素具有高吸附能力的生物炭制备方法
CN107082894A (zh) * 2017-06-02 2017-08-22 湖南大学 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
CN107199021A (zh) * 2017-06-16 2017-09-26 浙江理工大学 一种高吸附性复合水凝胶材料及其制备方法
CN107233874A (zh) * 2017-06-30 2017-10-10 绍兴文理学院 一种Fe3O4/CD‑G‑PANI复合材料用于重金属吸附的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0985080A (ja) * 1995-09-27 1997-03-31 Oji Paper Co Ltd 吸水性セルロース材料の製造方法
CN106378108A (zh) * 2016-10-08 2017-02-08 中南林业科技大学 一种纳米纤维素基重金属吸附材料的制备方法
CN106390956A (zh) * 2016-11-09 2017-02-15 湖南工业大学 一种治理重金属废水的双网络凝胶吸附剂的制备方法及应用
CN106732353A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 绍兴文理学院 一种对抗生素具有高吸附能力的生物炭制备方法
CN106590223A (zh) * 2016-11-28 2017-04-26 南通华润新材料有限公司 一种亚光泽防水吸墨涂层涂料及其制备方法
CN107082894A (zh) * 2017-06-02 2017-08-22 湖南大学 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
CN107199021A (zh) * 2017-06-16 2017-09-26 浙江理工大学 一种高吸附性复合水凝胶材料及其制备方法
CN107233874A (zh) * 2017-06-30 2017-10-10 绍兴文理学院 一种Fe3O4/CD‑G‑PANI复合材料用于重金属吸附的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110270317A (zh) 2019-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110270317B (zh) 一种用于重金属废水处理的纤维素基水凝胶吸附剂的制备方法
Dragan et al. Synthesis and swelling behavior of pH-sensitive semi-interpenetrating polymer network composite hydrogels based on native and modified potatoes starch as potential sorbent for cationic dyes
Gürdağ et al. Cellulose graft copolymers: synthesis, properties, and applications
Elbarbary et al. Phosphorylation of chitosan/HEMA interpenetrating polymer network prepared by γ-radiation for metal ions removal from aqueous solutions
CN108579709B (zh) 一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料及其制备方法
CN110170315B (zh) 一种纤维基气凝胶吸附剂及其在吸附染色废水中的应用
Xiao et al. Cellulose/chitosan composites prepared in ethylene diamine/potassium thiocyanate for adsorption of heavy metal ions
CN108393074B (zh) 超支化胺聚合物改性棉纤维吸附材料的制备方法
CN110124632B (zh) 一种多孔纤维基气凝胶吸附剂的制备方法
CN111871385A (zh) 一种椰壳生物质炭复合羧甲基纤维素吸附剂的制备方法及其应用
Kong et al. Removal of heavy metals from aqueous solutions using acrylic-modified sugarcane bagasse-based adsorbents: equilibrium and kinetic studies
Soliman et al. Preparation of carboxymethyl cellulose-g-poly (acrylic acid-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid)/attapulgite superabsorbent composite
US3553306A (en) Films and filaments having ion-exchange properties and process for making same
Kuwabara et al. Water‐absorbing characteristics of acrylic acid‐grafted carboxymethyl cellulose synthesized by photografting
CN111545182A (zh) 一种球状的双网络温敏型水凝胶吸附剂及其制备方法和应用
US9452426B2 (en) Polymer adsorbent
Arslan Use of 1, 6-diaminohexane-functionalized glycidyl methacrylate-g-poly (ethylene terephthalate) fiber for removal of acidic dye from aqueous solution
Aijaz et al. Thermal, swelling and stability kinetics of chitosan based semi-interpenetrating network hydrogels
Rahman et al. Modification of superabsorbent hydrogels for industrial wastewater treatment
CN114230719B (zh) 一种冷等离子体制备的双重交联纤维素基水凝胶及其制备方法与应用
Wu et al. Synthesis and characterization of macroporous sodium alginate-g-poly (AA-co-DMAPMA) hydrogel
Xing et al. Poly (methacrylic acid)‐modified chitosan for enhancement adsorption of water‐soluble cationic dyes
Shi et al. Preparation and characterization of pH-sensitive hydrogel of chitosan/poly (acrylic acid) co-polymer
CN112961281A (zh) 一种高耐盐的高吸水树脂
Erdem Synthesis and characterization studies of a series of N-vinyl imidazole-based hydrogel

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
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220630

Address after: 310000 first and second floors of building 4, Hexiang science and technology center, Xiasha street, Qiantang new area, Hangzhou, Zhejiang Province

Patentee after: Sepp (Hangzhou) filtration technology Co.,Ltd.

Address before: No. 2799 Qunxian Middle Road, Yuecheng District, Shaoxing City, Zhejiang Province

Patentee before: SHAOXING UNIVERSITY YUANPEI College