一种高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛制备方法，该方法可合成高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛，制备工艺简单。该方法包括有以下步骤：1)乙酰木质素的合成：将木质素溶于吡啶与有机溶剂混合液中，滴加乙酸酐试剂，使木质素中的醇羟基与乙酸酐发生乙酰化反应，得到乙酰木质素；2)硅烷基乙酰木质素的合成：将乙酰木质素溶于吡啶与三乙氧基氯硅烷混合液中，使乙酰木质素中的酚羟基与三乙氧基氯硅烷发生合成反应，得到硅烷基乙酰木质素；3)共聚反应制备微孔分子筛：将硅烷基乙酰木质素加入到溶于有机溶剂的微孔分子筛悬浮液中，发生共聚反应，得到固体物质为高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种分子筛制备方法，更具体地说涉及一种高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛制备方法。
技术介绍
木质素是一种多环结构复杂、立体网状高分子有机物(见下结构式，简称LIG)，分子上存在醇羟基(a)、酚羟基(b)、羧基等官能团，有利于高分子结构修饰。在自然界中，木质素的储量仅次于纤维素，而且每年以数百亿吨的速度再生。制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.5亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，但迄今为止，超过90％的木质素或者以“黑液”直接排入江河，造成二次污染严重，或者浓缩后焚烧，很少得到有效利用。随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深入，木质素这类天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视。对其进行综合开发利用迫在眉睫。环境保护研究领域中由于油轮漏油造成海面油品污染，需要快速、廉价、有效的吸油材料完成油品吸附、回收工作。常规的树脂吸油材料为丙烯酸酯类树脂和烯烃类树脂材料，其结构特点是低三维网状化学交联结构，在处理油轮漏油造成海面油品污染的问题中存在水与油竞争吸附的问题，导致吸水、吸油性能互相干扰。微孔分子筛凭借其孔道规整、孔径分布可控等优势可用于解决海面吸油问题，但由于其表面主要为亲水基团，因而一次吸油率不高。如果能将木质素的优异性能用于制造一种吸油材料，则能有效解决目前所存在的问题与不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛制备方法，该方法以制浆造纸黑液中提取的木质素为原料，合成结构均一可调的高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛，制备工艺简单，成本低廉。本专利技术的技术方案如下：本专利技术的高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛制备方法，其包括有以下步骤：1)乙酰木质素的合成：80～120℃条件下，将木质素溶于吡啶与有机溶剂混合液中，滴加乙酸酐试剂，其中吡啶与有机溶剂质量比为1：5～1：50，乙酸酐与木质素中总羟基的摩尔比为1：1～1：2，继续搅拌，使木质素中的醇羟基与乙酸酐发生乙酰化反应，反应时间为1～3h，待产物冷却至室温，经过滤、水洗、干燥，得到乙酰木质素；反应方程如下：2)硅烷基乙酰木质素的合成：40～80℃条件下，将乙酰木质素溶于吡啶与三乙氧基氯硅烷混合液中，其中吡啶与三乙氧基氯硅烷质量比为1：1～1：10，三乙氧基氯硅烷与乙酰木质素中羟基的摩尔比为1：1～2：1；继续搅拌，使乙酰木质素中的酚羟基与三乙氧基氯硅烷发生合成反应，反应时间8～12h；待产物冷却至室温，经过滤、水洗、干燥，得到硅烷基乙酰木质素；反应方程如下：3)共聚反应制备微孔分子筛：常温下将硅烷基乙酰木质素加入到溶于有机溶剂的微孔分子筛悬浮液中，其中微孔分子筛悬浮液的质量浓度为1％～20％，微孔分子筛中羟基与硅烷基乙酰木质素中乙氧基的摩尔比为1：1～1：2；在N2保护下升温至80～150℃搅拌回流发生共聚反应24～72h，待产物冷却至室温，经过滤、吡啶溶剂洗、干燥，得到固体物质为高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛。反应方程如下：本专利技术的上述制备方法，其进一步的技术方案是步骤1)中所述的有机溶剂为二氯甲烷、乙醇、二甲基亚砜、四氢呋喃、丙酮、二氧六环中的一种及其组合；所述的吡啶与有机溶剂质量比为1：10～1：20。本专利技术的上述制备方法，其进一步的技术方案还可以是步骤1)中所述的乙酰化温度为90～110℃，乙酰化反应时间为2～3h。本专利技术的上述制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的吡啶与三乙氧基氯硅烷质量比为1：2～1：5。本专利技术的上述制备方法，其进一步的技术方案还可以是步骤2)中所述的合成反应温度为70～80℃，合成反应时间为10～12h。本专利技术的上述制备方法，其进一步的技术方案还可以是步骤3)中所述的有机溶剂是甲苯、二甲苯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的一种及其组合。本专利技术的上述制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的微孔分子筛悬浮液的质量浓度为5％～10％。本专利技术的上述制备方法，其进一步的技术方案还可以是步骤3)中所述的微孔分子筛为商品级ZSM-5、4A、5A分子筛中的一种及其组合。本专利技术的上述制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的共聚反应温度为120～150℃；共聚反应时间为24～36h。本专利技术的上述制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述木质素是造纸工业废液中提取的木质素，或由秸秆、麦草中分离制备的精制纯化木质素。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：本专利技术在于引入无定形疏水结构的木质素与三维规整孔状结构的微孔分子筛接枝共聚，目的是提高材料的吸油效率，尤其提高材料对油品的竞争吸附速率。同时木质素的加入赋予高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛可生物降解的性能并降低吸油材料的成本。该技术可为分子筛高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛以及拓宽制浆造纸“黑液”的应用提供技术支持，具有一定的理论和现实意义。另外本专利技术还具有以下优点：(1)聚合反应以溶液聚合的方式进行，回收处理工艺简单，排放少，符合现代绿色生产要求；(2)该法工艺简单，副反应少，处理方法不复杂，能耗低，适用范围广；(3)制得的高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛具有良好的结构均一性，吸油率高，且吸水吸油互不干扰；(4)该高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛具有木质素的可生物降解性，环境友好，从而解决了一般吸油材料不能生物降解的难题，可广泛用于处理海面油品污染以及污水中油品回收的问题。附图说明图1微孔分子筛、木质素、木质素基微孔分子筛的XRD谱图图中：A为微孔分子筛、B为木质素、C为木质素基微孔分子筛图2木质素、微孔分子筛、木质素基微孔分子筛的IR谱图图中：A1为木质素、A2为微孔分子筛、A3为木质素基微孔分子筛图3微孔分子筛的SEM图图4木质素基微孔分子筛的SEM图具体实施方式以下通过具体实施例说明本专利技术，但本专利技术并不仅仅限定于这些实施例。实施例1在反应温度90℃条件下，将1g木质素溶于50g吡啶/二氧六环混合液中(吡啶:二氧六环＝1:10，质量比)，滴加适量乙酸酐试剂(乙酸酐与木质素中羟基的摩尔比为1：2)，继续搅拌，使木质素中的羟基与乙酸酐发生乙酰化反应，反应时间2h。待产物冷却至室温，经过滤、3次水洗、干燥，得到乙酰木质素。在反应温度70℃条件下，将乙酰木质素溶于吡啶/三乙氧基氯硅烷混合液中(吡啶:三乙氧基氯硅烷＝1：5，质量比)，其中三乙氧基氯硅烷与乙酰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛制备方法，其特征在于包括有以下步骤：1)乙酰木质素的合成：80～120℃条件下，将木质素溶于吡啶与有机溶剂混合液中，滴加乙酸酐试剂，其中吡啶与有机溶剂质量比为1：5～1：50，乙酸酐与木质素中总羟基的摩尔比为1：1～1：2，继续搅拌，使木质素中的醇羟基与乙酸酐发生乙酰化反应，反应时间为1～3h，待产物冷却至室温，经过滤、水洗、干燥，得到乙酰木质素；2)硅烷基乙酰木质素的合成：40～80℃条件下，将乙酰木质素溶于吡啶与三乙氧基氯硅烷混合液中，其中吡啶与三乙氧基氯硅烷质量比为1：1～1：10，三乙氧基氯硅烷与乙酰木质素中羟基的摩尔比为1：1～2：1；继续搅拌，使乙酰木质素中的酚羟基与三乙氧基氯硅烷发生合成反应，反应时间8～12h；待产物冷却至室温，经过滤、水洗、干燥，得到硅烷基乙酰木质素；3)共聚反应制备微孔分子筛：常温下将硅烷基乙酰木质素加入到溶于有机溶剂的微孔分子筛悬浮液中，其中微孔分子筛悬浮液的质量浓度为1％～20％，微孔分子筛中羟基与硅烷基乙酰木质素中乙氧基的摩尔比为1：1～1：2；在N2保护下升温至80～150℃搅拌回流发生共聚反应24～72h，待产物冷却至室温，经过滤、吡啶溶剂洗、干燥，得到固体物质为高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛。...

【技术特征摘要】
1.一种高吸油率可生物降解的木质素基微孔分子筛制备方法，其特征在于包括有以下步骤：
1)乙酰木质素的合成：80～120℃条件下，将木质素溶于吡啶与有机溶剂混合液中，滴
加乙酸酐试剂，其中吡啶与有机溶剂质量比为1：5～1：50，乙酸酐与木质素中总羟基的摩
尔比为1：1～1：2，继续搅拌，使木质素中的醇羟基与乙酸酐发生乙酰化反应，反应时间为
1～3h，待产物冷却至室温，经过滤、水洗、干燥，得到乙酰木质素；
2)硅烷基乙酰木质素的合成：40～80℃条件下，将乙酰木质素溶于吡啶与三乙氧基氯硅
烷混合液中，其中吡啶与三乙氧基氯硅烷质量比为1：1～1：10，三乙氧基氯硅烷与乙酰木
质素中羟基的摩尔比为1：1～2：1；继续搅拌，使乙酰木质素中的酚羟基与三乙氧基氯硅烷
发生合成反应，反应时间8～12h；待产物冷却至室温，经过滤、水洗、干燥，得到硅烷基乙
酰木质素；
3)共聚反应制备微孔分子筛：常温下将硅烷基乙酰木质素加入到溶于有机溶剂的微孔分
子筛悬浮液中，其中微孔分子筛悬浮液的质量浓度为1％～20％，微孔分子筛中羟基与硅烷基
乙酰木质素中乙氧基的摩尔比为1：1～1：2；在N2保护下升温至80～150℃搅拌回流发生共
聚反应24～72h，待产物冷却至室温，经过滤、吡啶溶剂洗、干燥，得到固体物质为高吸油
率可生物降解的木质素基微孔分子筛。
2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓利，孙岚，刘国振，周康，姚建峰，阚春，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32