CN1951948A - 木质素基环糊精醚多效吸附剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能同时吸附重金属、苯酚、苯胺以及尿酸的多效木质素基环糊精醚的制备方法。该吸附剂以木质素为原料，经碱溶酸沉纯化处理，将处理后的木质素溶于一定浓度的氢氧化钠溶液中，在该碱溶液中按质量比为1∶5－1∶15加入一定量的交联剂，在50－90℃进行1－5小时聚合反应，再按聚合物和环糊精质量比为1－5∶1加入环糊精，在30－70℃反应1－5小时，反应完成后，产物经过滤，水洗，干燥，研磨，得到木质素基环糊精醚吸附剂。上述木质素为碱木质素，木质素磺酸盐。上述交联剂为环氧氯丙烷、1，2－乙二醇二缩水甘油醚或1，2－丁二醇二缩水甘油醚。上述环糊精为β－环糊精，甲基β－环糊精或羟丙基β－环糊精。本发明的优点在于：制备工艺简单，所制得吸附剂吸附速率快、结合能力强、不易脱落；能同时吸附重金属、苯酚、苯胺以及尿酸，吸附4h，对Cu2+的吸附容量为0.358mmol/g，对苯酚的吸附容量为0.045mmol/g，对尿酸的吸附容量为120μg/g；并且无毒副作用，制作原料来源方便，价格便宜。

Description

木质素基环糊精醚多效吸附剂的制备方法
技术领域
本发明是关于一种能同时吸附重金属及苯酚、苯胺，还能吸附尿酸的多效木质素基吸附剂的制备方法。
背景技术
地球不可再生资源的储量是有限的，主要依靠石油和天然气为原料的合成高分子材料以及其它有机化工产品将面临原料来源逐渐枯竭的困境。可再生资源是最佳的替代资源，木质素是地球上最丰富的可再生资源之一，每年全世界由植物生长可产生1500亿吨，其中造纸工业的废液中产生的工业木质素有3000万吨。木质素作为木材水解工业和造纸工业的副产物，目前尚未有效利用，成为造纸工业中的主要污染源之一，不仅污染环境，而且也浪费资源。因此，如何有效地利用木质素这种可再生资源，提高其附加值，已引起相关领域研究者和企业家的共同关注。
吸附分离功能材料在许多领域具有非常重要的用途，主要包括水处理、有机物分离纯化、湿法冶金、化工制备与产品纯化、生物药品的分离纯化、医学应用、环境保护、固相有机合成、分析技术等方面。我国于20世纪60年代开始研究吸附剂，目前应用较多的吸附剂主要有分子筛，活性炭和各种离子交换树脂，吸附树脂等。近十几年来，国内外许多研究者在探索廉价高效的吸附剂，取代价格较贵的活性炭或离子交换树脂等。从造纸废液中分离的木质素，成本比活性炭低。但是木质素单独用做吸附材料的吸附容量有限，所以通过化学改性可进一步提高木质素产品的吸附性能，因而通过木质素衍生化反应可获得具有多功能、高性能的木质素基吸附材料。迄今国内外关于对混和污染物的吸附分离木质素基吸附材料研制少有报道，亟待研制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种木质素基环糊精醚多效吸附剂的制备方法，该方法制备工艺简单、所制备的吸附剂能同时对重金属，苯酚、苯胺和尿酸等具有较大的吸附能力，价格低廉。
本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种制备木质素基环糊精醚多效吸附剂的方法，其特征包括以下过程：
1)将纯化后的木质素与1∶5-1∶15倍重量的交联剂在50-90℃，搅拌反应1-5小时，反应完后，过滤，苯洗，水洗，干燥，得到木质素基环氧树脂；
2)将上述木质素基环氧树脂与1-5倍重量的环糊精在30-70℃，搅拌反应1-5小时，反应完后，充分洗涤，过滤，干燥，得到木质素基环糊精醚。
上述木质素为碱木质素、木质素磺酸盐。
上述交联剂为环氧氯丙烷、1，2-乙二醇二缩水甘油醚或1，2-丁二醇二缩水甘油醚。
上述环糊精为β-环糊精，甲基β-环糊精或羟丙基β-环糊精。
本发明的优点在于：制备工艺简单，所制得吸附剂吸附速率快、结合能力强、不易脱落；且能同时对重金属、苯酚、苯胺以及尿酸具有较大的吸附能力，吸附4h时，对Cu2+的的吸附容量为0.358mmol/g，对苯酚的吸附容量为0.045mmol/g，对尿酸的吸附容量为120μg/g。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1是木质素、木质素环氧树脂、木质素基环糊精醚的FTIR图。
具体实施方式
下面以实施例对本发明加以说明。
实施例1
原料的纯化：将原料用1mol/L的NaOH溶液溶解，过滤除去原料中不溶物，用1mol/L的HCl调节溶液的pH为2，过滤，用蒸馏水充分洗涤至中性，40℃真空干燥。
将纯化后的碱木质素1g加入到100mL三口烧瓶中，加入10mL20％NaOH(质量分数)溶液，搅拌均匀，在室温下，加入10g环氧氯丙烷，升温至80℃，反应3小时。反应完后，过滤，产物用苯洗涤，再用水洗涤至中性，40℃真空干燥。然后将上面的反应产物1g加入到25mL20％NaOH(质量分数)溶液中，搅拌均匀，之后加入1gβ-环糊精，调节温度55℃，反应3小时，过滤，用蒸馏水充分洗涤至中性，40℃真空干燥。得到木质素基环糊精醚。
木质素，木质素基环氧树脂，木质素基环糊精醚的红外谱图见附图1中a，b，c。从图中可以看出，在3440.17cm-1处都有羟基的吸收峰，所不同的是，木质素基环氧树脂中的羟基峰比木质素中的羟基峰明显减弱，说明木质素中的酚羟基与环氧氯丙烷发生了反应，生成了环氧基。而木质素基环糊精醚的红外谱图中的羟基峰比环氧树脂中的羟基峰又明显增强了，其原因是由于反应接枝上了环糊精，环糊精上存在大量羟基造成的。而且木质素基环氧树脂谱图中比木质素的谱图中多了在909.12cm-1，757.22cm-1的两处吸收峰，经核实为环氧基的C-O-C和C-Cl键特征吸收峰。这两处峰在木质素基环糊精醚的FTIR图中，又都消失了，说明环糊精已经接枝到木质素上了，证明木质素基环糊精醚已生成。
实施例2
将纯化后的碱木质素1g加入到100mL三口烧瓶中，加入15mL20％NaOH(质量分数)溶液中，搅拌均匀，在室温下，加入10g1，2-乙二醇二缩水甘油醚，升温至70℃，反应3小时。反应完后，过滤，水洗至中性，40℃真空干燥。然后将上面的反应产物1.5g加入到25ml20％NaOH(质量分数)溶液中，搅拌均匀，加入3gβ-环糊精，调节温度55℃，反应3小时，过滤，洗涤至中性，40℃真空干燥。得到木质素基环糊精醚。
实施例3
将纯化后的木质素磺酸盐1g加入到100mL三口烧瓶中，加入10mL20％NaOH(质量分数)溶液中，搅拌均匀，在室温下，加入10g环氧氯丙烷，升温至80℃，反应3小时。反应完后，用苯洗涤，水洗至中性，过滤，真空干燥。然后将上面的反应产物1.5g加入到30mL20％NaOH(质量分数)溶液中，搅拌均匀，加入1g甲基β-环糊精，调节温度50℃，反应4小时，过滤，洗涤至中性，40℃真空干燥。得到木质素基环糊精醚。
实施例4
将纯化后的碱木质素1g加入到100mL三口瓶中，加入15mL20％NaOH(质量分数)溶液中，搅拌均匀，在室温下，加入10g1，2-乙二醇二缩水甘油醚，升温至70℃，反应3小时。反应完后，过滤，水洗至中性，真空干燥。然后将上面的反应产物1g加入到25mL20％NaOH(质量分数)溶液中，搅拌均匀，加入2g羟丙基β-环糊精，调节温度50℃，反应5小时，过滤，洗涤至中性，40℃真空干燥。得到木质素基环糊精醚。
实施例5
将纯化后的木质素磺酸盐1g加入到100mL三口烧瓶中，加入15mL20％NaOH(质量分数)溶液中，搅拌均匀，在室温下，加入10g1，2-乙二醇二缩水甘油醚，升温至80℃，反应3小时。反应完后，过滤，水洗至中性，40℃真空干燥。然后将上面的反应产物1g加入到30mL20％NaOH(质量分数)溶液中，搅拌均匀，之后加入1g甲基β-环糊精，调节温度60℃，反应4小时，过滤，洗涤至中性，40℃真空干燥。得到木质素基环糊精醚。

Claims (4)

1、一种能同时吸附重金属及苯酚、苯胺，还能吸附尿酸的多效木质素基环糊精醚的制备方法，其特征包括以下过程：
1)将纯化后的木质素溶于浓度为20-30％的NaOH溶液中，按其与交联剂的质量比1∶5-1∶15，在碱溶液中加入交联剂，在50-90℃进行1-5小时聚合反应；
2)在上述反应液中，按聚合物与环糊精的质量比为1-5∶1加入环糊精，在30-70℃反应1-5小时，反应结束后经洗涤、干燥、研磨，得到木质素基环糊精醚吸附剂。
2、按权利要求1所述的木质素基环糊精醚吸附剂的制备方法，其特征在于：木质素为碱木质素、木质素磺酸盐。
3、按权利要求1所述的木质素基环糊精醚吸附剂的制备方法，其特征在于：交联剂选自环氧氯丙烷、1，2-乙二醇二缩水甘油醚或1，2-丁二醇二缩水甘油醚。
4、按权利要求1所述的木质素基环糊精醚吸附剂的制备方法，其特征在于：环糊精为β-环糊精、甲基β-环糊精或羟丙基β-环糊精。
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