一种高吸水树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高吸水树脂，它是由包含如下组分的原料制备而得：沙棘枝干2～3份、接枝单体10～15份、引发剂0.10～0.15份、交联剂0.01～0.05份。本发明专利技术还提供了高吸水树脂的制备方法。本发明专利技术制备的沙棘枝干基高吸水树脂，能较好地吸附亚甲基蓝，可以有效去除或降低染料废水中亚甲基蓝的残留，为降低水体污染提供了可能。

【技术实现步骤摘要】
一种高吸水树脂及其制备方法
本专利技术涉及一种高吸水树脂及其制备方法。
技术介绍
染料主要分为天然染料和合成染料两类。染料废水污染主要是由合成染料引起的，因其具有结构复杂、生物难降解、有一定毒性[1]、排放量大等特点，给染料废水治理带来了一定的困难。亚甲基蓝是一种重要的合成染料，广泛应用于麻、蚕丝织物、纸张的染色和竹、木的着色。在生产和使用过程中，残留的亚甲基蓝不仅污染了水体环境，还对人体健康造成一定的危害[2]。近年来，为了治理工业废水，人们相继研究了一些废水处理方法，如溶剂萃取法[3]、电化学还原法[4]、生物吸附法[5]、渗析法[6]等。在这些方法中，生物吸附法因其环境友好、吸附剂成本低、来源广、易降解、实验过程易操作等优点，越来越受到广大学者的关注，据报道，谷壳[7-8]、麦壳[9]、玉米芯[10]、大麻杆[11]、棕榈树[12]、麦秆[13-14]等农林副产物已被用于染料废水的吸附研究，而对于新型吸附剂的研究也成为当前吸附技术研究的一个重点。纤维素系高吸水树脂便是近十几年来人们关注的热点。这类高吸水树脂是以纤维素为骨架材料，通过与其他单体接枝共聚制备得到的。这类材料既利用了高吸水性树脂良好的保水和吸附能力，又合理利用了农林废弃物，达到变废为宝的目的。目前，已有人将玉米秸秆高吸水树脂应用到对亚甲基蓝的吸附研究中[15]。中国是世界上沙棘资源最丰富的国家，集中分布在青藏高原、黄土高原及新疆维吾尔自治区，遍及东北、华北、西北、西南等地区[16]，资源总面积达200多万亩。沙棘每年修枝、平茬以及更新可产生大量的枝糠粉。大部分枝糠粉被直接丢弃或焚烧，造成很大的资源浪费。沙棘枝干中的纤维素含量较高，其综合纤维素含量为78.94％[17]，纤维形态较好，体积干缩系数小，横纹抗压强度较大，是生产纤维素系高吸水树脂较为优质的原料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于天然植物原料的高吸水树脂及其制备方法。本专利技术提供了一种高吸水树脂，它是由包含如下组分的原料制备而得：其中，所述接枝单体选自丙烯酸、丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合；所述引发剂选自过硫酸铵或硫代硫酸钠；所述交联剂选自N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。进一步地，它是由包含如下组分的原料制备而得：其中，所述接枝单体为丙烯酸和丙烯酰胺，其中，丙烯酸∶丙烯酰胺＝3～4.5∶1～1.5。进一步地，丙烯酸∶丙烯酰胺＝3∶1。其中，所述沙棘枝干采用如下方式预处理：取沙棘枝干，水洗后，干燥，粉碎，置于氢氧化钠溶液中，加热处理，冷却，固液分离，洗涤沉淀物，干燥，研磨备用，得预处理后的沙棘枝干。该预处理过程为必须步骤。沙棘枝干的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素等。纤维素是结构紧密的结晶体，是由β-1，4糖苷键结合而成的高分子多糖，并被木质素和半纤维素所包埋。预处理的主要作用是改变天然纤维的结构，降低纤维素的结晶度，脱除木质素和半纤维素，增加酶与纤维素的可接触面积，从而提高酶解的效率。进一步地，粉碎后过100～400目筛。本专利技术研究发现，在此范围内，粒径越小吸附能力越强，本专利技术中为了便于制备，选择过110目筛。进一步地，氢氧化钠的质量浓度为2％-10％。氢氧化钠用量为：氢氧化钠溶液∶沙棘枝干＝10～12∶1；加热温度为70-90℃，加热反应时间为1-3h；洗涤溶剂为无水乙醇。本专利技术还提供了上述高吸水树脂的制备方法，它包括如下操作步骤：(1)取沙棘枝干，水洗后，干燥，粉碎，置于氢氧化钠溶液中，加热处理，冷却，固液分离，洗涤沉淀物，干燥，研磨备用，得预处理后的沙棘枝干；(2)取预处理后的沙棘枝干、引发剂、交联剂和接枝单体，进行接枝共聚反应，即得高吸水树脂。进一步地，步骤(2)中，反应温度为50℃～70℃，反应在氮气保护下进行；水为反应溶剂。本专利技术还提供了水中亚甲基蓝的去除方法，它是将上述高吸水树脂置于待处理的水中，搅拌或振荡使亚甲基蓝被高吸水树脂吸附，再分离高吸水树脂和水即可。进一步地，吸附过程中，控制pH在4～10；优选地，控制pH为6～7；更优选地，控制pH为7。进一步地，吸附时间在20min以上；优选地，吸附时间为20～160min。进一步地，吸附温度在40℃以内；优选地，吸附温度在20～40℃；更优选地，吸附温度在20℃。本专利技术制备的沙棘枝干基高吸水树脂，能较好地吸附亚甲基蓝，可以有效去除或降低染料废水中亚甲基蓝的残留，为降低水体污染提供了可能。附图说明图1.PTSB和PTSB-SAB的红外光谱图图2.SB、PTSB和PTSB-SAB的SEM图像图3.溶液pH对沙棘枝干基高吸水树脂吸附亚甲基蓝的影响图4.溶液初始质量浓度对沙棘枝干基高吸水树脂吸附MB的影响图5.溶液不同温度对对沙棘枝干基高吸水树脂吸附MB的影响图6.沙棘枝干基高吸水树脂吸附亚甲基蓝的动力学模型，(a)准一级动力学模型、(b)准二级动力学模型图7.不同初始质量浓度MB在沙棘枝干基高吸水树脂的粒内扩散模型图8.吸附等温曲线具体实施方式实验原料：沙棘，产自青海德令哈区；丙烯酸，AA，天津市福晨化学试剂厂，分析纯；丙烯酰胺，AM，天津市福晨化学试剂厂，分析纯；N，N-亚甲基双丙烯酰，MBA，天津市福晨化学试剂厂，分析纯；过硫酸铵，APS，天津市福晨化学试剂厂，分析纯；亚甲基蓝，MB，西安化学试剂厂，分析纯；无水乙醇，安徽安特生物化学有限公司，分析纯；氢氧化钠，郑州派尼化学试剂厂，分析纯。实施例1本专利技术高吸水树脂的制备将沙棘枝干清洗，在105℃下烘干12h。将烘干后的沙棘枝干碎后过110目筛，以质量比1∶12加入2％的氢氧化钠溶液，将此混合物放在100℃水浴中，2小时后离心，倒掉上层清液，用无水乙醇反复清洗滤物三次，最后将滤物在105℃下烘干后备用。称取9g丙烯酸放入三颈烧瓶中，在冰浴中用NaOH水溶液(6M)进行中和，然后将3g丙烯酰胺，0.12g过硫酸铵，0.03gN，N-亚甲基双丙烯酰，2.4g预处理的沙棘枝干和5.0mL蒸馏水依次加入到上述溶液中。最后，将安装有电动搅拌器、温度计和氮气导入管的烧瓶放入水浴锅中，在氮气氛围中，缓慢加热到70℃。反应3小时后，将产物倒出在70℃下烘干，实施例2本专利技术高吸水树脂的制备将沙棘枝干清洗，在105℃下烘干12h。将烘干后的沙棘枝干碎后过110目筛，以质量比1∶10加入10％的氢氧化钠溶液，将此混合物放在100℃水浴中，2小时后离心，倒掉上层清液，用无水乙醇反复清洗滤物三次，最后将滤物在105℃下烘干后备用。称取9g丙烯酸放入三颈烧瓶中，在冰浴中用NaOH水溶液(6M)进行中和，然后将3g丙烯酰胺，0.12g过硫酸铵，0.03gN，N-亚甲基双丙烯酰，2.4g预处理的沙棘枝干和5.0mL蒸馏水依次加入到上述溶液中。最后，将安装有电动搅拌器、温度计和氮气导入管的烧瓶放入水浴锅中，在氮气氛围中，缓慢加热到70℃。反应3小时后，将产物倒出在70℃下烘干，研磨过筛后备用。实施例3本专利技术高吸水树脂的考察■1实验部分■1.1实验仪器实验仪器：LDZ4-1.2型台式低速自动平衡离心机；101-2AB型电热鼓风干燥箱，；AL204型电子天平，；D-8401型多功能搅拌器；DK-98-1型电热恒温水浴锅；FZ102微型植物粉碎机；HY-2型调速多用振荡器。■1.2沙棘枝干的预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高吸水树脂，其特征在于：它是由包含如下组分的原料制备而得： 其中，所述接枝单体选自丙烯酸、丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合； 所述引发剂选自过硫酸铵或硫代硫酸钠； 所述交联剂选自N，N’‑亚甲基双丙烯酰胺。

【技术特征摘要】
2014.07.03 CN 20141032514631.一种高吸水树脂，其特征在于：它是由包含如下组分的原料制备而得：其中，所述接枝单体选自丙烯酸、丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合；所述引发剂选自过硫酸铵或硫代硫酸钠；所述交联剂选自N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；所述沙棘枝干采用如下方式预处理：取沙棘枝干，水洗后，干燥，粉碎，置于氢氧化钠溶液中，加热处理，冷却，固液分离，洗涤沉淀物，干燥，研磨备用，得预处理后的沙棘枝干。2.根据权利要求1所述的高吸水树脂，其特征在于：它是由包含如下组分的原料制备而得：3.根据权利要求1或2所述的高吸水树脂，其特征在于：所述接枝单体为丙烯酸和丙烯酰胺，其中，丙烯酸∶丙烯酰胺＝3～4.5∶1～1.5。4.根据权利要求3所述的高吸水树脂，其特征在于：丙烯酸∶丙烯酰胺＝3∶1。5.根据权利要求1所述的高吸水树脂，其特征在于：粉碎后过100～400目筛；氢氧化钠的质量浓度为2％-10％；氢氧化钠用量为：氢氧化钠溶液∶沙棘枝干＝10～12∶1；加热温度为70-90℃，加热反应时间为1-3h；洗涤溶剂为无水乙醇。6.权利要求1～3任意一项所述高吸水树脂的制备方法，其特征在于：它...

【专利技术属性】
技术研发人员：白波，张学文，索有瑞，王洪伦，丁晨旭，
申请(专利权)人：中国科学院西北高原生物研究所，
类型：发明
国别省市：青海;63