CN116589867A - 一种两性多功能磁性复合材料的制备方法及其制备的磁性复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种两性多功能磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：在反应容器中加入聚乙烯亚胺、木质素、海藻酸钠和乙二醇，加热至70℃溶解后得到混合液；步骤(2)：向步骤(1)中的混合液中加入三价铁盐和碱，磁力搅拌，采用水热法处理混合液，得到深色液体；步骤(3)：将步骤(2)中的深色液体冷却，至深色液体温度与室温相同，得黒色产物，将所得黑色产物用去离子水和乙醇依次洗涤至澄清，在60℃下真空干燥12h，得到两性多功能磁性复合材料；本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及高分子环境材料技术领域，尤其涉及一种两性多功能磁性复合材料的制备方法及其制备的磁性复合材料。
背景技术
目前随着社会经济快速发展，工业化水平不断提升，大量污染物被排放到环境中，造成了日益严重的环境污染和生态破坏，其中以水污染问题最为严重。水体中污染物种类繁多，常见污染物包括有机染料、重金属以及四环素等。由于这些污染物具有高毒性、难降解和易富集等特性，对人类健康和生态环境安全构成极大的威胁。因此，如何高效去除水体中的污染物已成为环境领域的重点研究内容。随着纳米技术的革新与发展，磁性纳米复合材料因其良好的生物相容性、高孔隙率、较高的吸附能力、容易回收利用等优势，成为目前最具研究热点的吸附材料之一。
聚乙稀亚胺是一种水溶性的高分子聚合物，属于阳离子聚电解质。其分子链中众多的伯、仲、叔氨基官能团可以以静电作用、离子交换、螯合、配位等方式特异性结合多种污染物，在含重金属和染料废水处理方面有广泛的应用前景。但聚乙稀亚胺也易溶于水，如果直接用于吸附水中的重金属离子，不便于回收使用，限制了其应用范围。
木质素是亚硫酸盐法制浆工业的重要副产物，具有资源丰富、价格低廉、环境友好等优点，市场发展前景广阔。木质素是一种具有三维网状结构的高分子聚合物，含有大量的羟基、羧基、磺酸根等含氧官能团，具有较强的电负性与亲水性，在水溶液中具有良好的分散吸附性能，因此被用于染料分散剂、螯合剂、表面活性剂、水处理剂等。
海藻酸钠是一种天然高分子材料，与传统吸附材料相比，具有生物相容性好、来源广、成本低和易回收的特点。海藻酸钠含有大量的羟基和羧基，该官能团可通过物理作用(如离子交换、配位、鳌合、静电力吸附)对污染物进行吸附。但是海藻酸钠亲水性较好易溶于水，单独作为吸附剂性能不稳定。海藻酸钠可与二价或三价金属离子进行结合。
磁性四氧化三铁纳米粒子具有较高的饱和磁化强度，较大的比表面积，表面易进行功能化修饰等优点，在医药、水处理等领域得到广泛应用。磁性四氧化三铁纳米粒子，易于制备，具有顺磁性，可以在磁场的作用下进行固液分离，常用作吸附剂的复合基材。但其易被氧化，且易聚集，所以需要对其进行复合改性，保护其磁性，提高其分散稳定性。
公开号为CN115536871A中国专利申请中公开了一种改性木质素纤维素复合微球的制备及应用，本发明制备的微球中木质素分散均匀，微球粒径分布均匀；制备的改性木质素纤维素复合微球对废水中的有机染料吸附效果好，且吸附完成后便于将其从废水中分离出来；工艺简单，易于操作，便于工业化应用。
公开号为CN115445581A中国专利申请中公开了一种pH响应型两亲性海藻酸钠包埋的磁性壳聚糖-聚乙烯亚胺水凝胶及制备方法，本发明制备的水凝胶在酸性条件下对皮革废水中的Cr(I I I)、Cr(VI)以及阴离子型偶氮染料具有良好的协同吸附作用，碱性条件下对亚甲基蓝等多种阳离子型偶氮染料具有良好的吸附效果。外界磁场作用下可快速聚集回收，吸附结束后在碱性或酸性条件下能够实现水凝胶的解吸从而达到重复利用的效果。解吸后的水凝胶在中性条件下对Cu2+、Pb2+等多种阳离子型重金属离子依旧具有良好的吸附效果。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种两性多功能磁性复合材料的制备方法及其制备的磁性复合材料，以解决以上的问题。
本发明提供一种两性多功能磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)：在反应容器中加入聚乙烯亚胺、木质素、海藻酸钠和乙二醇，加热至70℃溶解后得到混合液；
步骤(2)：向所述步骤(1)中的混合液中加入三价铁盐和碱，磁力搅拌，采用水热法处理混合液，得到深色液体；
步骤(3)：将所述步骤(2)中的深色液体冷却，至深色液体温度与室温相同，得黒色产物，将所得黑色产物用去离子水和乙醇依次洗涤至澄清，在60℃下真空干燥12h，得到两性多功能磁性复合材料。
优选地，所述步骤(1)中，木质素为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、水溶性木质素中的至少一种。
优选地，所述步骤(2)中，三价铁盐为FeC l3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O或Fe2(SO4)3·H2O中的至少一种。
优选地，所述步骤(2)中，碱为三水乙酸钠、三水草酸钠中的一种。
优选地，所述步骤(1)中聚乙烯亚胺、木质素、海藻酸钠和步骤(2)中三价铁盐的重量比为0.1-1.5:0.1-1.5:0.1-1.5:2.7。
优选地，所述步骤(2)中三价铁盐和步骤(1)中乙二醇的重量比为1.35-2.7:3.6-7.2:60。
优选地，所述步骤(2)中水热法处理温度200℃-240℃，反应时间8-36h。
本发明还提供了一种上述制备方法所制备的木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料。
优选地，所述木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料的粒径为100-200nm。
优选地，所述木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料由磁性四氧化三铁、聚乙烯亚胺、海藻酸钠和木质素组成。
本发明的有益效果为：
1.本发明的木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料的制备方法具有以下优点：工艺简单、分离方便，节约能源、易于工业化操作，生产安全性好；
2.本发明制备所得磁性木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠复合材料性质稳定，不易流失。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种两性多功能磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在反应容器中加入聚乙烯亚胺、木质素、海藻酸钠和乙二醇，加热至70℃溶解后得到混合液；海藻酸钠是一种天然多糖，其分子结构中包含有大量的羧基和羟基官能团，海藻酸钠在水中具有较高的溶解度，而且具有一定的pH敏感性；在中性和弱酸性条件下，这些官能团会与水分子形成氢键和离子键，从而使得海藻酸钠分子之间形成网络结构，海藻酸钠的水溶液呈现为凝胶状，当pH值小于阈值时，海藻酸钠的羧基和羟基官能团会发生质子化，羧基成为羧酸根离子，羟基成为氧离子，由于羧酸根离子和氧离子具有负电荷，在相互之间的静电作用下，会使得海藻酸钠分子之间的网络结构解离，失去凝胶性质，转变为溶液状态，同时，海藻酸钠由于其本身官能团以及其包含的羧酸根离子和氧离子具有负电荷，因此具有较强的负电性；
(2)向混合液中加入三价铁盐和碱，磁力搅拌，采用水热法处理混合液，得到深色液体；聚乙烯亚胺与木质素分别带有正电荷、负电荷，海藻酸钠的加入进一步增加了水热反应过程中的负电荷，同时，加入的碱促使海藻酸钠保持其凝胶状形态，便于海藻酸钠在制备磁性复合材料时进行交联，同时海藻酸钠具有吸附性能，与聚乙烯亚胺/木质素壳体相交联，进一步提高磁性复合材料的吸附性；
(3)将深色液体冷却，至深色液体温度与室温相同，得黒色产物，将所得黑色产物用去离子水和乙醇依次洗涤至澄清，在60℃下真空干燥12h，得到两性多功能磁性复合材料。
在一些可选的实施例中，步骤(1)中，木质素为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、水溶性木质素中的至少一种。
在一些可选的实施例中，步骤(2)中，三价铁盐为FeC l3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O或Fe2(SO4)3·H2O中的至少一种。
在一些可选的实施例中，步骤(2)中，碱为三水乙酸钠、三水草酸钠中的一种。
在一些可选的实施例中，步骤(1)中聚乙烯亚胺、木质素、海藻酸钠和步骤(2)中三价铁盐的重量比为0.1-1.5:0.1-1.5:0.1-1.5:2.7。
在一些可选的实施例中，步骤(2)中三价铁盐和步骤(1)中乙二醇的重量比为1.35-2.7:3.6-7.2:60。
在一些可选的实施例中，步骤(2)中水热法处理温度200℃-240℃，反应时间8-36h。
本发明还提供了一种上述制备方法所制备的木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料。
在一些可选的实施例中，木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料的粒径为100-200nm。
在一些可选的实施例中，木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料由磁性四氧化三铁、聚乙烯亚胺、海藻酸钠和木质素组成。
实施例1：
采用上述方法制备木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料，对制备得到的磁性复合材料吸附有机染料的性能进行检测，具体测试步骤如下：
取10mL浓度为25mg/L的甲基紫加入1mL磁性复合材料，调节pH为5，室温条件震荡处理2小时，处理完成后，磁吸取上清液，借助紫外分光光度计测定吸附前后的吸光度的变化，换算成浓度，从而计算出吸附量，测试结果如下表1：
表1：实施例1磁性复合材料甲基紫吸附量表
| 吸附率/％ | 吸附容量/mg/g | |
| 甲基紫 | 81.60％ | 12.75 |
实施例2:
采用上述方法制备木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料，对制备得到的磁性复合材料吸附有机染料的性能进行检测，具体测试步骤如下：
取10mL浓度为25mg/L的孔雀石绿加入1mL磁性复合材料，调节pH为5，室温条件震荡处理2小时，处理完成后，磁吸取上清液，借助紫外分光光度计测定吸附前后的吸光度的变化，换算成浓度，从而计算出吸附量，测试结果如下表2：
表2：实施例2磁性复合材料孔雀石绿吸附量表
| 吸附率/％ | 吸附容量/mg/g | |
| 孔雀石绿 | 82.78％ | 12.93 |
实施例3:
采用上述方法制备木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料，对制备得到的磁性复合材料吸附有机染料的性能进行检测，具体测试步骤如下：
取10mL浓度为50mg/L的刚果红加入1mL磁性复合材料，调节pH为5，室温条件震荡处理2小时，处理完成后，磁吸取上清液，借助紫外分光光度计测定吸附前后的吸光度的变化，换算成浓度，从而计算出吸附量，测试结果如下表3：
表3：实施例3磁性复合材料刚果红吸附量表
| 吸附率/％ | 吸附容量/mg/g | |
| 刚果红 | 77.52％ | 24.53 |
实施例4:
采用上述方法制备木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料，对制备得到的磁性复合材料吸附有机染料的性能进行检测，具体测试步骤如下：
取10mL浓度为25mg/L的甲基橙加入1mL磁性复合材料，调节pH为5，室温条件震荡处理2小时，处理完成后，磁吸取上清液，借助紫外分光光度计测定吸附前后的吸光度的变化，换算成浓度，从而计算出吸附量，测试结果如下表4：
表4：实施例4磁性复合材料甲基橙吸附量表
实施例5:
采用上述方法制备木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料，对制备得到的磁性复合材料吸附有机染料的性能进行检测，具体测试步骤如下：
取10mL浓度为50mg/L的亚甲基蓝加入1mL磁性复合材料，调节pH为10，室温条件震荡处理2小时，处理完成后，磁吸取上清液，借助紫外分光光度计测定吸附前后的吸光度的变化，换算成浓度，从而计算出吸附量，测试结果如下表5：
表5：实施例5磁性复合材料亚甲基蓝吸附量表
| 吸附率/％ | 吸附容量/mg/g | |
| 亚甲基蓝 | 51.19％ | 16 |
实施例6:
采用上述方法制备木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料，对制备得到的磁性复合材料吸附四环素的性能进行检测，具体测试步骤如下：
取10mL浓度为100mg/L的四环素加入1mL磁性复合材料，调节pH为5，室温条件震荡处理2小时，处理完成后，磁吸取上清液，借助紫外分光光度计测定吸附前后的吸光度的变化，换算成浓度，从而计算出吸附量，测试结果如下表6：
表6：实施例6磁性复合材料四环素吸附量表
| 吸附率/％ | 吸附容量/mg/g | |
| 四环素 | 69.49％ | 43.43 |
Claims (10)
1.一种两性多功能磁性复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)：在反应容器中加入聚乙烯亚胺、木质素、海藻酸钠和乙二醇，加热至70℃溶解后得到混合液；
步骤(2)：向所述步骤(1)中的混合液中加入三价铁盐和碱，磁力搅拌，采用水热法处理混合液，得到深色液体；
步骤(3)：将所述步骤(2)中的深色液体冷却，至深色液体温度与室温相同，得黒色产物，将所得黑色产物用去离子水和乙醇依次洗涤至澄清，在60℃下真空干燥12h，得到两性多功能磁性复合材料。
2.根据权利要求1所述的两性多功能磁性复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，木质素为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、水溶性木质素中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的两性多功能磁性复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，三价铁盐为FeCl3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O或Fe2(SO4)3·H2O中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的两性多功能磁性复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，碱为三水乙酸钠、三水草酸钠中的一种。
5.根据权利要求1所述的两性多功能磁性复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中聚乙烯亚胺、木质素、海藻酸钠和步骤(2)中三价铁盐的重量比为0.1-1.5:0.1-1.5:0.1-1.5:2.7。
6.根据权利要求1所述的两性多功能磁性复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中三价铁盐和步骤(1)中乙二醇的重量比为1.35-2.7:3.6-7.2:60。
7.根据权利要求1所述的两性多功能磁性复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中水热法处理温度200℃-240℃，反应时间8-36h。
8.权利要求1-7任意一项制备方法制备得到的木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料。
9.根据权利要求8所述的木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料，其特征在于：所述木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料的粒径为100-200nm。
10.根据权利要求8所述的木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料，其特征在于：所述木质素/聚乙烯亚胺/海藻酸钠磁性复合材料由磁性四氧化三铁、聚乙烯亚胺、海藻酸钠和木质素组成。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104437396A (zh) * | 2014-11-04 | 2015-03-25 | 广西大学 | 一种木质素胺微球的制备方法 |
| CN115445581A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-12-09 | 河池学院 | 一种pH响应型两亲性海藻酸钠包埋的磁性壳聚糖-聚乙烯亚胺水凝胶及制备方法 |
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| CN115445581A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-12-09 | 河池学院 | 一种pH响应型两亲性海藻酸钠包埋的磁性壳聚糖-聚乙烯亚胺水凝胶及制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| LI, SUYAO 等: ""In-situ preparation of lignin/Fe3O4 magnetic spheres as bifunctional material for the efficient removal of metal ions and methylene blue."", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES》, vol. 259, 9 December 2023 (2023-12-09), pages 128971 * |
| SUN Y C 等: ""One-step preparation of lignin-based magnetic biochar as bifunctional material for the efficient removal of Cr(VI) and Congo red: Performance and practical application"", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》, vol. 369, 28 February 2023 (2023-02-28), pages 128373 * |
| XIAMING ZHANG 等: ""Preparation of magnetic polyethylenimine lignin and its adsorption of Pb(II)"", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES》, vol. 141, 9 September 2019 (2019-09-09), pages 1102 - 1110, XP086037581, DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.09.061 * |
| YIMIN HUANG 等: "Facile synthesis of sodium lignosulfonate/polyethyleneimine/sodium alginate beads with ultra-high adsorption capacity for Cr(VI) removal from water"", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》, vol. 436, 2 June 2022 (2022-06-02), pages 129270, XP087102446, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.129270 * |
| 鲁逸飞;王黎;李钰琦;覃刘平;余杨;: "新型磁性氧化石墨烯的制备及其对Cd~(2+)的吸附性能", 现代化工, no. 05, 31 May 2020 (2020-05-31), pages 143 - 148 * |
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