一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，制备方法：1)以螃蟹壳为原料，进行脱钙，脱乙酰化处理，得到粗制壳聚糖；2)在反应器中分别加入甲基咪唑、环氧氯丙烷和乙腈，混合均匀反应，用旋转蒸发仪去除溶剂，得到咪唑类离子液体；3)用蒸馏水将合成的咪唑类离子液体搅拌溶解后，加入壳聚糖混合均匀，于70‑80℃下反应18‑24h，冷却后，抽滤，用去离子水和乙醇洗涤，50℃下干燥，得到目标产物咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂。其制备方法简单，再生能力强，对Re(VII)具有很高的吸附容量，可以从含铼溶液中选择性吸附铼。本发明专利技术安全无污染、节能环保、具有实际应用性。

Preparation and application of imidazole ionic liquid modified chitosan adsorbent

The invention discloses an imidazole ionic liquid modified chitosan adsorbent, preparation method: 1) to the crab shell as raw material, decalcification, deacetylation, obtain crude chitosan; 2) methyl imidazole, epichlorohydrin and acetonitrile were added in the reactor, mixing reaction, removal the solvent in a rotary evaporator, get the imidazole ionic liquids; 3) with distilled water to ionic liquids mixing and dissolving, adding chitosan mixed in 70 80 DEG C for 18 24h, after cooling, filtering, washing with deionized water and ethanol, drying at 50 deg.c, get the target product of imidazolium ionic liquid modified chitosan adsorbent. The preparation method is simple, the regeneration capacity is strong, and the adsorption capacity of Re (VII) is very high, and the rhenium can be selectively adsorbed from the solution containing rhenium. The invention has the advantages of safety, no pollution, energy saving, environmental protection and practical application.

【技术实现步骤摘要】
一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备及其应用
本专利技术涉及生物吸附剂的制备方法及其环境及化工应用领域，具体涉及一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备方法和应用。
技术介绍
稀散金属(缩写RSE)又可称为稀有分散金属，其中铼是一种贵重的稀散金属。它是地球上储量最稀少的金属，具有高强度、高熔点以及优异的延展性、机械稳定性、成型性，是当今重要的新兴金属材料，广泛应用于石油工业、航天工业、汽车工业、电子工业等现代工业各部门。目前提取铼的方法主要包括：萃取分离法、离子交换法、液膜法、氧化还原法、沉淀法和电渗析法等。这些方法最突出的缺点在于处理低浓度金属废水时操作繁琐，运行费用较高，耗能大，且易造成二次污染。而生物质吸附法同传统的重金属处理方法相比，具有原料可再生、价廉易得；易于分离回收重金属；节能、高效；可选择性地去除低浓度的重金属离子。若将生物质资源进行有效利用，对解决当前世界面临的环境和能源危机具有重要意义。壳聚糖廉价易得，具有很好的生物相容性、无毒和可降解性，大量研究证明它是一种性能优良的天然高分子材料。壳聚糖分子结构中存在着大量的氨基和羟基，因而对金属离子具有良好的吸附性，开发壳聚糖为基材的水处理剂是当前水处理领域发展的重要方向之一。但是，由于壳聚糖在酸性溶液中，容易发生质子化作用而成为带正电荷的聚电解质，破坏其分子间和分子内的氨键，使其在酸性介质中不稳定，为此存在易流失、机械强度低、不能再生，极大地限制了其实际应用范围。针对这些缺点，近年来许多研究者采用化学改性方法对其性能进行改善，以期获得预期的改性材料。离子液体作为一种“绿色溶剂”，可以溶解极性和非极性有机物、无机物，易于分离，可循环使用。对离子液体进行固载可以得到负载离子液体或表面具有离子液体结构的固体物质，这既结合了固相载体材料的优点，同时又保持了离子液体本身的物理和化学性质。负载离子液体制备的吸附剂用于重金属离子的研究已有报道。本专利技术以天然壳聚糖为原料，用新型咪唑类离子液体通过接枝聚合对其进行改性制备吸附剂，用于对水中Re(VII)离子的吸附。该吸附剂的制备方法简单，无污染，成本低，分离富集效率高，可从Cu(II)、Fe(II)、Zn(II)、Mn(II)等杂质离子的溶液中选择性的吸附Re(VII)，目前尚未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备方法，采用离子液体进行简单改性壳聚糖吸附剂，合理利用生物废弃物，该吸附剂制备方法简单，再生能力强，对Re(VII)具有很高的吸附容量，可以从含铼溶液中选择性吸附铼。本专利技术安全无污染、节能环保、具有实际应用性。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，制备方法如下：1)以螃蟹壳为原料，对其进行脱钙，脱乙酰化处理，得到粗制的壳聚糖固体粉末；2)在反应器中分别加入甲基咪唑、环氧氯丙烷和乙腈，混合均匀，于70-80℃下反应8-12小时，用旋转蒸发仪去除溶剂，得到深棕色粘稠状的咪唑类离子液体；3)用蒸馏水将合成的咪唑类离子液体搅拌溶解后得咪唑类离子液体水溶液；向咪唑类离子液体水溶液加入壳聚糖混合均匀，于70-80℃下反应18-24h，冷却后，抽滤，用去离子水和乙醇洗涤，50℃下干燥，得到目标产物咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂。所述一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，步骤1)具体为：将螃蟹壳磨成粉末，用1mol/LHCl溶液室温下浸泡6h除去矿物质，去离子水洗至中性，干燥，产品为粗制的甲壳素；甲壳素用50％NaOH溶液在100℃下处理4-5h，过滤，去离子水洗至中性，干燥，得到固体粉末壳聚糖。所述一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，步骤2)中甲基咪唑、环氧氯丙烷和乙腈按体积比1-1.5：1.5-2：3的比例进行投料。所述一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，步骤2)中甲基咪唑和环氧氯丙烷按体积比1:2的比例进行投料。所述一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，步骤3)中壳聚糖与咪唑类离子液体水溶液的固液比为0.1-0.6:10，g/ml。一种所述咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂在回收与分离溶液中稀散金属铼上的应用。所述的应用，调整所述溶液的pH＝3。所述的应用，咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂对铼吸附后利用盐酸进行洗脱。所述的应用，所述盐酸选用5％盐酸溶液。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和积极效果：(1)本专利技术制备出的咪唑类离子液体改性的壳聚糖吸附剂分离效率高，可从混合离子溶液中选择性吸附铼，具有吸附量大和多次循环利用性能，适用范围广，具有实际应用性。(2)采用来源广泛，价格低廉，且含量丰富的天然高分子材料——壳聚糖(可从蟹壳，虾壳中提取)为基本原料，具有较好的经济效果和环境效益。(3)合成的过程要求的条件容易控制，能耗低，操作简单，属于清洁生产工艺，易于工业化生产。(4)吸附速度快，解吸性能好，对Re(VII)的最大吸附量可达184.71mg/g。附图说明图1为实施例1制备的N-IL-CS吸附剂吸附Re(VII)前后的IR图；图2是实施例2N-IL-CS吸附剂在不同酸度下甲基咪唑与环氧氯丙烷的体积比对吸附Re(VII)的影响；图3是实施例2制备的N-IL-CS吸附剂吸附Re(VII)的吸附等温线；图4是实施例3N-IL-CS吸附剂在不同酸度下对Re(VII)的吸附选择性；图5是实施例4N-IL-CS吸附剂的循环实验图；具体实施方式一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，制备方法如下：1)首先用盐酸和氢氧化钠对螃蟹壳进行脱钙、脱乙酰化，得到的淡黄色固体即为壳聚糖(缩写为CS)。2)量取10mL-15mL甲基咪唑，15mL-20mL环氧氯丙烷及30mL乙腈混合后分别加入到250mL单口烧瓶中，70-80℃下反应8-12h，得到深棕色粘稠状的液体，用旋转蒸发仪去除溶剂，得到中间产物N-IL(即咪唑类离子液体)。3)加入30mL蒸馏水将中间产物N-IL搅拌使其溶解，之后再加入0.3g-1.8g壳聚糖搅拌均匀，70-80℃下反应18-24h，冷却后，抽滤，用去离子水和少量乙醇洗涤，50℃下干燥后得到咪唑类离子液体改性的壳聚糖，即N-IL-CS吸附剂。实施例1一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂1、合成路线如下：2、制备方法如下：1)天然壳聚糖制备：将螃蟹壳磨成粉末，用1mol/LHCl溶液室温下浸泡6h除去矿物质，去离子水洗至中性，干燥，产品为粗制的甲壳素。甲壳素用50％NaOH溶液在100℃下处理4-5h，过滤，去离子水洗至中性，干燥，得到淡黄色固体粉末壳聚糖，缩写为CS。2)咪唑类离子液体的合成：量取10mL-15mL甲基咪唑，15mL-20mL环氧氯丙烷及30mL乙腈混合后分别加入到250mL单口烧瓶中，70-80℃下反应8-12小时，用旋转蒸发仪去除溶剂，得到深棕色粘稠状的液体，缩写为N-IL。3)咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备：加入30mL蒸馏水将N-IL搅拌使其溶解，之后再加入0.3g-1.8g壳聚糖搅拌均匀，70-80℃下反应18-24h，冷却后，抽滤，用去离子水和少量乙醇洗涤，50℃下干燥后得到咪唑类离子液体改性的壳聚糖，命名为N-IL-CS吸附剂。3、吸附剂的表征：1)IR分析：咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的红外光谱如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，其特征在于，制备方法如下：1)以螃蟹壳为原料，对其进行脱钙，脱乙酰化处理，得到粗制的壳聚糖固体粉末；2)在反应器中分别加入甲基咪唑、环氧氯丙烷和乙腈，混合均匀，于70‑80℃下反应8‑12小时，用旋转蒸发仪去除溶剂，得到深棕色粘稠状的咪唑类离子液体；3)用蒸馏水将合成的咪唑类离子液体搅拌溶解后得咪唑类离子液体水溶液；向咪唑类离子液体水溶液加入壳聚糖混合均匀，于70‑80℃下反应18‑24h，冷却后，抽滤，用去离子水和乙醇洗涤，50℃下干燥，得到目标产物咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，其特征在于，制备方法如下：1)以螃蟹壳为原料，对其进行脱钙，脱乙酰化处理，得到粗制的壳聚糖固体粉末；2)在反应器中分别加入甲基咪唑、环氧氯丙烷和乙腈，混合均匀，于70-80℃下反应8-12小时，用旋转蒸发仪去除溶剂，得到深棕色粘稠状的咪唑类离子液体；3)用蒸馏水将合成的咪唑类离子液体搅拌溶解后得咪唑类离子液体水溶液；向咪唑类离子液体水溶液加入壳聚糖混合均匀，于70-80℃下反应18-24h，冷却后，抽滤，用去离子水和乙醇洗涤，50℃下干燥，得到目标产物咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂。2.如权利要求1所述一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，其特征在于，步骤1)具体为：将螃蟹壳磨成粉末，用1mol/LHCl溶液室温下浸泡6h除去矿物质，去离子水洗至中性，干燥，产品为粗制的甲壳素；甲壳素用50％NaOH溶液在100℃下处理4-5h，过滤，去离子水...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄振宁，邢姗姗，肖欣，单炜军，熊英，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21