一种双功能纤维素基微球吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双功能纤维素基微球吸附剂及其制备方法，该纤维素基微球吸附剂粒径为1~100μm，比表面积为80～600m2/g，孔径为2～100nm。制备方法如下：1)纤维素溶解在离子液体中；2)加入不同功能的单体，采用自由基聚合方法制备具有双功能纤维素基接枝共聚物；3)反相悬浮成球，加入油相及表面活性剂制备具有双功能纤维素基微球。该吸附剂具有比表面积大、吸附种类广泛、吸附速率快、吸附容量大、循环利用性好的优点。本发明专利技术所开发的吸附剂具有同时吸附有机物和金属离子的特点，制备工艺简单、易操作，溶剂安全无毒可重复使用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该纤维素基微球吸附剂粒径为1~100μm，比表面积为80～600m2/g，孔径为2～100nm。制备方法如下：1)纤维素溶解在离子液体中；2)加入不同功能的单体，采用自由基聚合方法制备具有双功能纤维素基接枝共聚物；3)反相悬浮成球，加入油相及表面活性剂制备具有双功能纤维素基微球。该吸附剂具有比表面积大、吸附种类广泛、吸附速率快、吸附容量大、循环利用性好的优点。本专利技术所开发的吸附剂具有同时吸附有机物和金属离子的特点，制备工艺简单、易操作，溶剂安全无毒可重复使用。【专利说明】
本专利技术涉及天然高分子的利用和双功能纤维素基微球吸附剂的制备，属于天然高分子材料领域。
技术介绍
纤维素作为最丰富的天然高分子材料，在自然界中不但储量丰富来源广泛，而且无毒、可生物降解、多毛细管及大的比表面积，具有一定的吸附能力，可通过物理、化学改性引入具有特定功能的官能团，提高其吸附能力。不仅可以解决能源危机的问题，还可以解决环境污染带来的影响，已成为吸附剂材料重要的研究领域。纤维素是天然高分子化合物，化学结构是由很多D-吡喃葡萄糖酐以及β (1-4)苷键结合的线性巨分子，其化学结构为C6HltlO515在纤维素的大分子结构中，每个葡萄糖单元均含有3个较为活泼的-OH基，可以通过化学改性(酯化、醚化、氧化、亲核取代、接枝共聚及交联等)改善纤维素的性能。接枝改性是制备纤维素功能材料的一种重要方法。目前，纤维素的接枝共聚反应主要有离子型(阴离子、阳离子)聚合、缩合加成聚合、自由基聚合，而自由基聚合具有接枝单体广泛、引发剂与反应介质价廉易得、聚合条件温和、操作简单、易实现工业化的特点，广泛应用于生产实践。 中国专利102553545Α公开了一种纤维素复合微球及其制备方法,这种纤维素复合微球是以纤维素为基材，以高分子材料为复合材料，通过溶胶凝胶相转变和交联剂交联制得，并应用于蛋白质、酶、核酸、多糖生物大分子的分离和纯化，以及对水、油、重金属离子、染料和香精香料的吸附，但该方法制备的纤维素复合微球的吸附性能有待进一步提高。Wan等以羟乙基纤维素(HEC)为原料，以N-异丙基丙烯酰胺(NIAAm)与丙烯酸(AA)为接枝单体，通过自由基聚合制备了温度和pH值双响应的纤维素接枝共聚物(HEC-g-PNIAAm-g-PAA)。但其对污染物的吸附需通过调节吸附环境控制，且产品环保性较低，缺乏经济实用性。因此需要寻找一种环境友好型、经济实用且可同时吸附多种污染物吸附材料的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双功能纤维素基微球吸附剂，同时结合新的制备工艺，提供了一种工艺简单、环境友好型的双功能纤维素基微球吸附剂的制备方法。本专利技术的技术解决方案为:一种双功能纤维素基微球吸附剂的制备方法，具体制备步骤为: (1)制备纤维素溶液:2(T100重量份的离子液体中，加入f10重量份的纤维素，在50-90 1:下，搅拌2~5 h，搅拌速率为6(T300 rpm，得到纤维素溶液； (2)制备双功能纤维素基接枝聚合物:将步骤(1)中所得纤维素溶液降至25~35°C，分别加入纤维素质量1-10倍的不同功能单体，引发剂和交联剂，在40-80 1:下，磁力搅拌1-8 h。其中所述引发剂与纤维素的质量比为0.01:1、.12:1，所述交联剂与纤维素的质量比为0.01:1-0.25:1，得到双功能纤维素基接枝共聚物； (3)制备接枝共聚物微球:将步骤(2)中所得双功能纤维素基接枝共聚物分散在油相与表面活性剂有机溶剂中，油相与双功能纤维素基接枝共聚物溶液的体积比为2: f 7:1，油相与表面活性剂的质量比为30:1~120:1，温度为70~100 °C，在100~800 rpm转速下，搅拌1(T60 min，形成反相悬浮体系。然后再以0.5 °C/min的速率降温至25~45 °C，纤维素接枝共聚物溶液凝结成球，过滤，浸泡冲洗至中性，得到双功能纤维素基微球。以上方法所述离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐的任一种。以上方法所述纤维素为天然纤维素，选自棉纤维、竹纤维、纸浆纤维、麻纤维或甘蔗渣纤维中的任一种。以上方法所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或者硝酸铈铵中的任一种；所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷或者四甲基乙二胺中的任一种。以上方法所述的油相为植物油、甲苯、石油醚、环己烷一种或几种，所述的表面活性剂为硅油、吐温80、吐温85、硅油及吐温80、硅油及吐温85中的任一种。以上方法所使用的浸泡溶液为去离子水、甲醇、乙醇及其混合液中的一种或者几种。反复洗涤数次，通过冷冻干燥得到双功能纤维素基微球吸附剂。本专利技术具有以下优点: 1、本专利技术实现了纤维素与具有不同官能团的单体同时均相接枝共聚，有效改善了单一官能团单体的接枝改性、吸附性能单一的问题； 2、本专利技术采用反相悬浮法制得双功能纤维素基微球，提高了纤维素基微球的比表面积，并促进微球内多孔结构生成，有效提高了吸附剂的吸附性能； 3、本专利技术使用的离子液体为无毒溶剂，无挥发性，可通过简单蒸馏方法除去水分等小分子溶剂后回收，循环使用。既可以实现吸附剂材料的绿色制备工艺，又可以降低生产成本。【专利附图】【附图说明】图1是双功能纤维素基微球吸附剂扫描电镜照片。图2是双功能纤维素基微球吸附剂吸附2，4- 二氯苯酹的Langmuir模型图,其中图中的 I 为 298 K，2 为 303 Κ，3 为 313 Κ，4 为 323 K。图3是双功能纤维素基微球吸附剂吸附铜离子的准二级模型图，其中图中的I为200 mg/g,2 为 400 mg/g,3 为 600 mg/g,4 为 800 mg/g。【具体实施方式】以下非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1 将1.00 g纤维素加入40.00 g 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯离子液体中，在80 °C下恒温加热，在100 rpm下搅拌3 h，纤维素完全溶解，得到纤维素溶液。将纤维素溶液降温至25 1:后，再加入1.00 g丙烯酸，分散均匀，加入2.00 g 4-乙烯基吡啶，分散均匀后，再加Λ 0.03 g N，N-亚甲基双丙烯酰胺和0.06 g过硫酸铵，升温至70 °C，反应4 h，得到双功能纤维素接枝共聚物溶液。在配有回流冷凝管和恒温水浴的500 mL三口烧瓶中加入200.0mL植物油和10.00 g吐温80，搅拌使其分散均匀后，缓慢加入上述合成的双功能纤维素接枝共聚物溶液50.0 mL,加热至80 °C ,在400 rpm转速下搅拌60 min,然后以0.5 °C /min降温至25 1:后，静置分离出有机相，将制得的双功能纤维素基微球用甲醇/乙醇/去离子水的混合液浸泡24 h后，反复洗涤数次，除去未反应的单体，冷冻干燥48 h，得到纯净的纤维素基微球吸附剂，见附图1。该吸附剂的粒径可达10 ym，比表面积170.45 m2/g，平均孔径为13.72 nm。吸附2，4-DCP吸附容量达890.76 mg/g。实施例2 将3.00 g纤维素加入30.00 g 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯离子液体中，在70 °C下恒温加热，在150 rpm下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双功能纤维素基微球吸附剂及其制备方法，其特征是以纤维素为基体，离子液体为溶剂，通过自由基聚合同时接枝两种不同功能单体，制备纤维素接枝共聚物溶液，通过反相悬浮制备纤维素基微球；所述纤维素基微球粒径为1~100 μm，比表面积为80~600 m2/g，孔径分布为2~100 nm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武荣兰，田玲园，满小林，戴浩，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65