CN113842894A - 一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用 - Google Patents

一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113842894A
CN113842894A CN202111167354.1A CN202111167354A CN113842894A CN 113842894 A CN113842894 A CN 113842894A CN 202111167354 A CN202111167354 A CN 202111167354A CN 113842894 A CN113842894 A CN 113842894A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microcrystalline cellulose
betaine
adsorbent
sodium hydroxide
hours
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.)
Withdrawn
Application number
CN202111167354.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王晓娟
邢磊
李振彪
苗锦程
欧阳锦宇
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.)
Guilin University of Technology
Original Assignee
Guilin University of 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 Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN202111167354.1A priority Critical patent/CN113842894A/zh
Publication of CN113842894A publication Critical patent/CN113842894A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

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
    • 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
    • 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
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4806—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of inorganic character
    • 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
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • 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
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
    • 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
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用，首先将微晶纤维素置于500g/L氢氧化钠溶液中碱化3h，盐酸调节pH至中性，烘干备用；其次以n(微晶纤维素)：n(甜菜碱盐酸盐)：n(双氰胺)＝1:2:1的比例，加入碱化的微晶纤维素、甜菜碱盐酸盐和双氰胺，混合均匀后喷加少量水，放置烘箱内150℃反应3h；最后待反应结束后于乙醇溶液中80℃回流20min，趁热过滤放置于烘箱中47℃干燥12h，即得目标吸附剂。本发明的微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂可以有效脱除酸性红1和酸性黄128染料溶液中的溶质，使用方便、脱色效率高。

Description

一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及染料废水处理领域，具体涉及一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及脱色应用。
背景技术
染料废水主要来源于染料生产工业以及纺织工业、印刷工业、皮革工业和造纸工业等，具有成分复杂、水量和水质多变、色度高、可生化性差、酸碱性强、含盐度高、毒性强、难生物降解等特点，影响水体透光性，进而影响水生植物光合作用，破坏水体生态环境。近年来，在染料废水处理领域，吸附法作为一种经济的染料废水处理方法得到了广泛的应用，探究出有效的吸附剂成为研究人员的重点。
染料主要分为阳离子染料、阴离子染料和非离子染料三大类，其中阴离子染料应用范围最广。阴离子染料溶于水后，因电离作用而呈阴离子状态，主要包括直接染料、活性染料和酸性染料等。针对阴离子染料废水色度大、脱色成本高、易二次污染等问题，利用甜菜碱盐酸盐优异的抗菌性、柔软性、抗静电性和生物相容性，以微晶纤维素化学结构中存在活泼羟基，对其进行复合改性。首先用氢氧化钠溶液碱化降低纤维素的结晶度，增大其孔径，然后通过阳离子化引入阳离子集团甜菜碱盐酸盐，酸性条件下甜菜碱盐酸盐中的羧基能与纤维素中的羟基发生脱水酯化反应形成纤维素甜菜碱酯，干法合成了微晶纤维素甜菜碱酯，微晶纤维素正电性提高，其对阴离子染料的吸附能力大大增强。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种绿色环保且高效的微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将3g微晶纤维素置于20mL 500g/L氢氧化钠溶液中碱化3h，盐酸调节pH＝7，烘干备用；
(2)反应：用研钵将甜菜碱盐酸盐和双氰胺研磨均匀，将步骤(1)中制备的碱化微晶纤维素与研磨后的甜菜碱盐酸盐和双氰胺混合均匀，放置于培养皿中,喷加少量水浸湿，放置培养皿于烘箱内150℃反应3h。
(3)于烘箱中取出培养皿，微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂转移至250mL三口瓶中，加入100mL乙醇，于80℃回流20min，趁热过滤放置于烘箱中47℃干燥12h，即得目标吸附剂。
本发明的创新点及优点：
1、甜菜碱具备优异的抗菌性、柔软性，抗静电性和生物相容性，微晶纤维素化学结构中存在活泼羟基，对其进行复合改性，首先用氢氧化钠溶液碱化提高其表面粘结性能和力学性能，增加活性位点。然后通过阳离子化引入阳离子集团甜菜碱盐酸盐，干法合成了微晶纤维素甜菜碱酯，赋予微晶纤维素正电性，增大其阴离子染料的吸附能力。
2、干法制备的微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂反应效率高、无污染且脱色速度很快，既保证了脱色效率又方便回收。
附图说明
图1为实施例1中改性前后微晶纤维素的红外光谱图。
图2为实施例1中改性前后微晶纤维素的扫描电镜图。
a、b、c是微晶纤维素的SEM图，d、e、f是微晶纤维素甜菜碱酯的SEM图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
本发明的一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
以微晶纤维素为原料，氢氧化钠溶液作为碱化剂增大微晶纤维素孔径，甜菜碱盐酸盐作为改性剂，双氰胺作为催化剂，通过高温反应合成微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂，克服现有技术的不足，提供一种绿色、环保、高效的微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用。
实施例1
本实施例的一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量氢氧化钠500g加入烧杯中搅拌均匀溶解，定容至1L的容量瓶；
(2)称取微晶纤维素3g加入氢氧化钠溶液中，碱化3h；
(3)用研钵将甜菜碱盐酸盐和双氰胺研磨均匀，将步骤(1)中制备的碱化微晶纤维素与研磨后的甜菜碱盐酸盐和双氰胺混合均匀,然后放置于培养皿中,喷加少量水浸湿，放置培养皿于烘箱内150℃反应3h；
(4)结束后于烘箱中取出培养皿，产品转移至250mL三口瓶中，加入100mL乙醇，于80℃回流20min，趁热过滤放置于烘箱中47℃干燥12h，即得微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂；
(5)将本实施例制备的微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂通过红外光谱测试，如图1所示。图2为微晶纤维素改性前后的扫描电镜图。
实施例2
本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于氢氧化钠溶液的浓度不同，分别为200g/L、300g/L、400g/L、500g/L、600g/L。
实施例3
本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于反应时间的不同，分别为1h、2h、3h、4h、5h。
实施例4
本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于反应体系温度不同，分别为130℃、140℃、150℃、160℃、170℃。
实施例5
本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于微晶纤维素与甜菜碱盐酸盐的摩尔比不同，分别为1:1、1:2、1:3、1:4。
实施例6
本实施例是一种基于微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法得到的改性微晶纤维素吸附剂在阴离子染料吸附领域中的应用，取实施例1所得阳离子化改性微晶纤维素吸附剂进行吸附实验。
取实施例1所得微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂投加到配置的浓度为100mg/L的酸性红1和酸性黄128染料溶液中，搅拌2h，静置2h吸取上层清液，利用标准曲线法得到染料的脱色率。微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂对酸性红1和酸性黄128染料溶液脱色率分别为96％和99％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法，其具体步骤为：
(1)预处理：将3g微晶纤维素置于20mL 500g/L氢氧化钠溶液中碱化3h，盐酸调节pH至中性，烘干备用；
(2)反应：用研钵将甜菜碱盐酸盐和双氰胺研磨均匀，将步骤(1)中制备的碱化微晶纤维素与研磨后的甜菜碱盐酸盐和双氰胺混合均匀,然后放置于培养皿中,喷加少量水浸湿，于烘箱内150℃反应3h；
(3)反应结束后取出培养皿，将微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂转移至250mL三口瓶中，加入100mL乙醇、80℃回流20min，趁热过滤，滤饼置于烘箱中47℃干燥12h，即得目标吸附剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法制备的微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的应用，其特征在于，所述步骤(1)中氢氧化钠溶液制备方法为取一定量氢氧化钠溶于蒸馏水中，配置浓度为500g/L的氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的市售的微晶纤维素氢氧化钠溶液预处理时间是3h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中反应物的比例为n(微晶纤维素):n(甜菜碱盐酸盐):n(双氰胺)＝1:2:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中微晶纤维素与甜菜碱盐酸盐反应温度是150℃，时间是3h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中产物用乙醇溶液80℃回流20min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中产物的干燥温度为47℃，干燥时间为12h。
CN202111167354.1A 2021-10-04 2021-10-04 一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用 Withdrawn CN113842894A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111167354.1A CN113842894A (zh) 2021-10-04 2021-10-04 一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111167354.1A CN113842894A (zh) 2021-10-04 2021-10-04 一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113842894A true CN113842894A (zh) 2021-12-28

Family

ID=78977575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111167354.1A Withdrawn CN113842894A (zh) 2021-10-04 2021-10-04 一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113842894A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2349501A1 (de) * 1973-04-14 1974-10-31 Toyo Pulp Co Ltd Verfahren zum modifizieren von cellulosematerialien
CN101058066A (zh) * 2007-06-05 2007-10-24 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 一种纤维素吸附剂的制备方法
CN105013447A (zh) * 2015-07-01 2015-11-04 南通大学 一种改性纤维素重金属吸附剂的制备方法
CN106914225A (zh) * 2017-03-22 2017-07-04 广西科技大学 一种纤维素基双功能吸附剂的制备方法
CN109400720A (zh) * 2018-10-22 2019-03-01 信阳师范学院 一种两性纤维素吸附剂的制备方法及应用
CN112169774A (zh) * 2020-10-29 2021-01-05 青岛理工大学 一种秸秆基染料吸附剂及其制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2349501A1 (de) * 1973-04-14 1974-10-31 Toyo Pulp Co Ltd Verfahren zum modifizieren von cellulosematerialien
CN101058066A (zh) * 2007-06-05 2007-10-24 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 一种纤维素吸附剂的制备方法
CN105013447A (zh) * 2015-07-01 2015-11-04 南通大学 一种改性纤维素重金属吸附剂的制备方法
CN106914225A (zh) * 2017-03-22 2017-07-04 广西科技大学 一种纤维素基双功能吸附剂的制备方法
CN109400720A (zh) * 2018-10-22 2019-03-01 信阳师范学院 一种两性纤维素吸附剂的制备方法及应用
CN112169774A (zh) * 2020-10-29 2021-01-05 青岛理工大学 一种秸秆基染料吸附剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WEI MA ET AL.: "Preparation of betaine-modified cationic cellulose and its application in the treatment of reactive dye wastewater", 《J.APPL.POLYM.SCI.》 *
孟梅: ""纤维素甜菜碱酯的制备及其在活性染料染色污染防治中的应用"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cao et al. Removal of sulphate from aqueous solution using modified rice straw: Preparation, characterization and adsorption performance
CN101732998B (zh) 一种交联聚乙烯醇缩糠醛纳滤膜的制备方法
CN104370820A (zh) 一种多孔金属有机骨架材料的制备方法及应用
CN107715846B (zh) 一种超支化多氨基化合物改性的水稻秸秆纤维素吸附剂及其制备方法
CN104445276A (zh) 一种高效制备单氰胺溶液的方法
CN113842895A (zh) 一种季铵化改性微晶纤维素吸附剂的制备方法及其应用
CN105776576A (zh) 一种造纸污水处理剂及其制备方法
CN107413305A (zh) 聚苯胺‑硅藻土/Fe3 O4‑壳聚糖复合材料的制备方法
CN106622191A (zh) 超支化聚酰胺胺交联改性沸石、其制备方法及其在重金属废水处理中的应用
CN114276817B (zh) 一种土壤修复剂及其制备方法和用途
CN111530434A (zh) 一种吸附重金属离子的硅胶吸附剂及其制备方法
CN101942031B (zh) 一种阳离子淀粉的制备工艺
CN109320650B (zh) 一种大孔型弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂的制备方法
CN113372523B (zh) 一种过渡金属离子修饰的磺酸共价有机框架材料及其制备和应用
CN108103832B (zh) 一种光致变色特种纸及其制备方法
CN113842894A (zh) 一种微晶纤维素甜菜碱酯吸附剂的制备方法及其应用
CN102417564B (zh) 一种保水剂及其利用造纸污泥的制备方法
CN110642357B (zh) 一种用于微藻捕捉的絮凝剂及其制备方法和应用
CN106905445B (zh) 一种羧甲基-聚胺化壳聚糖脱色剂及其制备方法和应用
CN110449138B (zh) 一种多孔型聚季铵盐凝胶吸附剂的制备方法
CN108049239B (zh) 一种光致变色填料特种纸及其制备方法
CN113842896A (zh) 一种阳离子化改性棉花吸附剂的制备方法及其应用
CN110205865A (zh) 一种抗拉型疏水纸的制备方法
CN110698566B (zh) 一种用于微藻捕捉的絮凝剂及其制备方法和应用
CN113121711B (zh) 一种高阳离子度淀粉絮凝剂的制备方法

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
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20211228