一种具有吸附絮凝双功能材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及废水处理剂领域，公开了一种具有吸附絮凝双功能材料的制备方法，本发明专利技术以废弃纤维素资源为原料，采用高碘酸钠和双氧水混液氧化处理，后通过席夫碱反应接枝聚乙烯亚胺以及丙烯酰胺，制备新型的纤维素基吸附絮凝功能材料。该方法制备的功能材料将在后期有望实现于金属离子吸附，以及高岭土悬液的絮凝处理，同时该方法不会在后期的实验过程中对水资源产生显著影响，不影响实验结果的科学性，实验操作过程简单、无毒、无害、绿色环保。

Preparation method of bifunctional material with adsorption flocculation

The present invention relates to the field of wastewater treatment agent, discloses a preparation method of adsorption and flocculation of dual functional materials, the invention uses waste cellulose as raw materials, using sodium periodate and mixed liquid hydrogen peroxide oxidation, through the reaction of Schiff base and acrylamide grafted polyethyleneimine, preparation of cellulose based functional adsorption and flocculation NEW material. Functional material preparing by this method in the late is expected to achieve the adsorption of metal ion, and the kaolin suspension flocculation treatment at the same time, the method will not in the course of the experiment in the late have a significant impact on water resources, science does not affect the results of the experimental operation is simple, non-toxic, harmless, green environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种具有吸附絮凝双功能材料的制备方法
本专利技术涉及废水处理剂领域，尤其涉及一种具有吸附絮凝双功能材料的制备方法。
技术介绍
随着经济的飞速发展，水体污染造成的危害也日益显著，并且水体污染物十分庞杂，废水成分复杂，包含了可溶性污染物、不可溶性污染物，这些污染物在水体中的存在，使水体的净化变得尤为困难而目前传统的絮凝剂主要有无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂。这些絮凝剂都存在不同程度的不足和劣势，如絮凝效果不佳、不易生物降解、易造成二次污染等问题。吸附剂也存在吸附困难、吸附容量较低、吸附效率低的问题，因此，传统单一的絮凝剂或者吸附剂对废水的处理就变得较为困难。然而如何使制备的材料具有较高吸附效率、吸附容量、且具备较佳的絮凝效果的双功能性存在一定得困难；除此，选用何种原材料也值得考虑，这种原料必须具有一些特定的特性，如:廉价、绿色安全、易于生物降解、无毒无害等。同时，制备出的双功能材料在后续水处理过程中不能造成二次污染等问题。所以制备具有吸附絮凝双功能材料使其应用于污水的处理研究中是十分关键的。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有吸附絮凝双功能材料的制备方法。本专利技术以废弃纤维素资源为原料，采用高碘酸钠和双氧水混液氧化处理，后通过席夫碱反应接枝聚乙烯亚胺以及丙烯酰胺，制备新型的纤维素基吸附絮凝功能材料。同时该方法不会在后期的实验过程中对水资源产生显著影响，不影响实验结果的科学性，实验操作过程简单、无毒、无害、绿色环保。本专利技术的具体技术方案为：一种具有吸附絮凝双功能材料的制备方法，包括以下步骤：1）配制pH为4.5-5.5的乙酸-乙酸钠缓冲缓冲溶液，备用。2）将1.5-2.0g的纤维素溶解于55-60mL的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中配成悬浮液，密封保存。本专利技术在步骤2）中，将天然纤维素首先溶解于pH=4.5的醋酸缓冲溶液进行氧化处理，使得其具有在较宽pH范围内的稳定性。3）在避光下将2.5~3.0g高碘酸钠加入到步骤2）所得悬浮液中，在50-60℃水浴条件下避光氧化3-4h，随后加入10-20mL乙二醇，反应30-50min。本专利技术在步骤3）中，使用过程采用高碘酸钠氧化，利用高碘酸钠的选择性氧化能力将纤维素相邻的C2、C3位置上的羟基氧化成醛基，制备二醛纤维素。随后加入乙二醇终止反应。4）将10~20mL的次氯酸钠、溴化钠1:1混合溶液至于注射器中，在重力条件下滴加到步骤3）所得的溶液中，滴加完毕后继续氧化1-3h，后将对上述溶液进行离心处理，将所得沉淀用无水乙醇水溶液洗涤，对所得沉淀进行冷冻干燥。本专利技术在步骤4）中，通过次氯酸钠、溴化钠1:1混合溶液氧化纤维素C6上的羟基，从而使得制备的双功能材料具备絮凝和吸附性能。5）称取步骤4）所得产物1.0-1.2g并溶于45-50mL无水乙醇中，再向其中加入1.5-2.0g聚乙烯亚胺，在58-62℃下水浴加热1-3h，随后先加入0.02-0.04g硝酸铈铵，后加入1.5-2.0g丙烯酰胺，在58-62℃下水浴加热1-3h。本专利技术在步骤5）中，聚乙烯亚胺是一种水溶性聚胺，线型大分子链中拥有大量的胺基N原子，对重金属离子能产生很强的螯合作用，对重金属离子具有较好的捕集效果，选择通过聚乙烯亚胺接枝氨基，可大大提高改性纤维素的吸附能力。6）对步骤5）得到的溶液进行离心处理，所得沉淀用先用丙酮洗涤，随后乙醚洗涤，再用去离子水洗涤，将所得沉淀冷冻干燥后，得到具有吸附絮凝双功能材料。步骤6）中，通过丙酮、乙醚反复洗涤，可使制备的双功能材料的纯度极大提高，从而提高其在吸附方面的吸附效率和吸附容量，提高其在絮凝方面的絮凝速率。作为优选，步骤1）中，所述乙酸–乙酸钠缓冲缓冲溶液的制备方法为：量取无水乙酸钠80-100g溶于水后，加入冰醋酸8-10mL，稀释至500-600mL，pH约为4.5-5.5的乙酸–乙酸钠缓冲缓冲溶液。作为优选，步骤4）中，所述离心、洗涤、冷冻干燥具体为：将上述溶液在7000-9000r/min下离心处理，将所得沉淀用体积比为2.5-3.5：1的无水乙醇水溶液洗涤三次，将所得沉淀至于塑料培养皿中冷冻干燥。作为优选，步骤6）中，将步骤5）得到的溶液在7000-9000r/min下离心处理，所得沉淀用先用丙酮洗涤1-3次，随后乙醚洗涤1-3次，再用去离子水洗涤三次，将所得沉淀至于塑料培养皿冷冻干燥，得到具有吸附絮凝双功能材料。与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：本专利技术以废弃纤维素资源为原料，采用高碘酸钠和双氧水混液氧化处理，后通过席夫碱反应接枝聚乙烯亚胺以及丙烯酰胺，制备新型的纤维素基吸附絮凝功能材料。同时该方法不会在后期的实验过程中对水资源产生显著影响，不影响实验结果的科学性，实验操作过程简单、无毒、无害、绿色环保。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。实施例1：1）量取无水乙酸钠80g溶于水后，加入冰醋酸8mL，稀释至500mL，pH约为4.5的乙酸–乙酸钠缓冲缓冲溶液。2）将1.5g的纤维素溶解于55mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液中配成悬浮液，密封保存。3）在避光下将2.5g高碘酸钠加入2）所得悬浮液，在50℃水浴条件下避光氧化3h，随后加入10mL乙二醇，反应30min。4）将10mL的次氯酸钠、溴化钠1:1混合溶液至于注射器中在重力条件下滴加入3）溶液，直至10mL的混合溶液添加完，然后氧化1h，后将上述溶液在8000r/min下离心，将所得沉淀用体积比为3：1的无水乙醇水溶液洗涤三次，将所得沉淀至于塑料培养皿冷冻干燥。5）将4）所得产物称取1.0g溶于45mL无水乙醇中，再向其中加入1.5g聚乙烯亚胺，在60℃下水浴加热1h。随后先加入0.02g硝酸铈铵，后加入1.5g丙烯酰胺。在60℃下水浴加热1h。6）将5）上述溶液在8000r/min下离心，所得沉淀用先用丙酮洗涤1次，随后乙醚洗涤1次，再用去离子水洗涤三次，将所得沉淀至于塑料培养皿冷冻干燥，得到具有吸附絮凝双功能的材料。实施例2：1）量取无水乙酸钠90g溶于水后，加入冰醋酸9mL，稀释至550mL，pH约为5.0的乙酸–乙酸钠缓冲缓冲溶液。2）将1.8g的纤维素溶解于58mL乙酸–乙酸钠缓冲溶液中配成悬浮液，密封保存。3）在避光下将2.8g高碘酸钠加入2）所得悬浮液，在55℃水浴条件下避光氧化3h，随后加入15mL乙二醇，反应40min。4）将15mL的次氯酸钠、溴化钠1:1混合溶液至于注射器中在重力条件下滴加入3）溶液，直至15mL的混合溶液添加完，然后氧化2h，后将上述溶液在8000r/min下离心，将所得沉淀用体积比为3：1的无水乙醇水溶液洗涤三次，将所得沉淀至于塑料培养皿冷冻干燥。5）将4）所得产物称取1.1g溶于48ml无水乙醇中，再向其中加入1.8g聚乙烯亚胺，在60℃下水浴加热2h。随后先加入0.03g硝酸铈铵，后加入1.8g丙烯酰胺。在60℃下水浴加热2h。6）将5）上述溶液在8000r/min下离心，所得沉淀用先用丙酮洗涤2次，随后乙醚洗涤2次，再用去离子水洗涤三次，将所得沉淀至于塑料培养皿冷冻干燥，得到具有吸附絮凝双功能的材料。实施例3：1）量取无水乙酸钠100g溶于水后，加入冰醋酸10mL，稀释至600mL，pH约为5.5的乙酸–乙酸钠缓冲缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有吸附絮凝双功能材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）配制pH为4.5‑5.5的乙酸‑乙酸钠缓冲缓冲溶液，备用；2）将1.5‑2.0 g的纤维素溶解于55‑60 mL的乙酸‑乙酸钠缓冲溶液中配成悬浮液，密封保存；3）在避光下将2.5~3.0 g高碘酸钠加入到步骤2）所得悬浮液中，在50‑60 ℃水浴条件下避光氧化3‑4h，随后加入10‑20mL乙二醇，反应30‑50min；4）将10~20mL的次氯酸钠、溴化钠1:1混合溶液至于注射器中，在重力条件下滴加到步骤3）所得的溶液中，滴加完毕后继续氧化1‑3h，后将对上述溶液进行离心处理，将所得沉淀用无水乙醇水溶液洗涤，对所得沉淀进行冷冻干燥；5）称取步骤4）所得产物1.0‑1.2 g并溶于45‑50 mL无水乙醇中，再向其中加入1.5‑2.0 g聚乙烯亚胺，在58‑62℃下水浴加热1‑3h，随后先加入0.02‑0.04g硝酸铈铵，后加入1.5‑2.0g丙烯酰胺，在58‑62℃下水浴加热1‑3 h；6）对步骤5）得到的溶液进行离心处理，所得沉淀用先用丙酮洗涤，随后乙醚洗涤，再用去离子水洗涤，将所得沉淀冷冻干燥后，得到具有吸附絮凝双功能材料。...

【技术特征摘要】
1.一种具有吸附絮凝双功能材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）配制pH为4.5-5.5的乙酸-乙酸钠缓冲缓冲溶液，备用；2）将1.5-2.0g的纤维素溶解于55-60mL的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中配成悬浮液，密封保存；3）在避光下将2.5~3.0g高碘酸钠加入到步骤2）所得悬浮液中，在50-60℃水浴条件下避光氧化3-4h，随后加入10-20mL乙二醇，反应30-50min；4）将10~20mL的次氯酸钠、溴化钠1:1混合溶液至于注射器中，在重力条件下滴加到步骤3）所得的溶液中，滴加完毕后继续氧化1-3h，后将对上述溶液进行离心处理，将所得沉淀用无水乙醇水溶液洗涤，对所得沉淀进行冷冻干燥；5）称取步骤4）所得产物1.0-1.2g并溶于45-50mL无水乙醇中，再向其中加入1.5-2.0g聚乙烯亚胺，在58-62℃下水浴加热1-3h，随后先加入0.02-0.04g硝酸铈铵，后加入1.5-2.0g丙烯酰胺，在58-62℃下水浴加热1-3h；6）对步骤5）得到的溶液进行离心处理，所得沉淀用先用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秉，梁军龙，陈茹茹，李津，单心怡，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33