一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法，其特征在于，首先，将脱脂棉和葡聚糖溶解于1‑乙基‑3‑甲基咪唑硫氰酸盐，制备得到磁性多孔棉复合微球；然后，采用γ－氨丙基三甲氧基硅烷将磁性多孔棉复合微球表面氨基化，得到氨基化磁性多孔棉复合微球；最后，在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，乙醇：68~74%，二巯基丙醇：10~16%，搅拌溶解，氨基化磁性多孔棉复合微球：12~18%，各组分之和为百分之百，于50±2℃恒温、搅拌、回流反应3h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球。该吸附剂对砷、汞具有很高的吸附容量，既成本低又绿色环保，机械强度高，可反复使用10次以上，吸附剂容易分离。

A modified dimercaptopropanol magnetic porous cotton composite microsphere preparation method

The invention discloses a preparation method of dimercaptopropanol modified magnetic porous cotton composite microspheres, which is characterized in that, firstly, the cotton and dextran dissolved in 1 3 methylimidazolium ethyl thiocyanate, prepared by magnetic porous cotton composite microspheres; then, using gamma aminopropyltrimethoxysilane the magnetic porous cotton composite microspheres surface amino and amino functionalized magnetic porous cotton composite microspheres were obtained; finally, in the reactor, the ethanol concentration in the following form: join, 68~74%, dimercaptopropanol: 10~16%, stirring and dissolving, amino functionalized magnetic porous cotton composite microspheres: 12~18% components, and was one hundred percent. In 50 + 2 in constant temperature, stirring and refluxing 3h, after cooling, washing with ethanol, solid-liquid separation, drying, get dimercaptopropanol modified magnetic porous cotton composite microspheres. The adsorbent has high adsorption capacity for arsenic and mercury. It has low cost and environmental protection. It has high mechanical strength and can be repeatedly used for more than 10 times. The adsorbent is easy to separate.

【技术实现步骤摘要】
一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法
本专利技术涉及一种生物磁性吸附剂的制备方法，特别涉及一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法及对砷、汞吸附分离的应用技术，属于材料领域。
技术介绍
随着工业的迅速发展，汞污染，是指由汞或含汞化合物所引起的环境污染。汞(Hg)是环境中毒性最强的重金属元素之一，各种汞化合物的毒性差别很大。无机汞中的升汞是剧毒物质；有机汞中的苯基汞分解较快，毒性不大，而甲基汞进入人体很容易被吸收，不易降解，排泄很慢，特别是容易在脑中积累，毒性最大。人类活动造成水体汞污染，主要来自氯碱、塑料、电池、电子等工业排放的废水以及废旧医疗器械。汞在工业上应用很广，造成的污染较严重,对人类健康影响很大,故对含汞废水必须进行净化处理,符合规定方可排放。砷污染是指由砷或其化合物所引起的环境污染。砷和含砷金属的开采、冶炼，用砷或砷化合物作原料的玻璃、颜料、原药、纸张的生产以及煤的燃烧等过程，都可产生含砷废水、废气和废渣，对环境造成污染。大气含砷污染除岩石风化、火山爆发等自然原因外，主要来自工业生产及含砷农药的使用、煤的燃烧。含砷废水、农药及烟尘都会污染土壤。砷在土壤中累积并由此进入农作物组织中。砷和砷化物一般可通过水、大气和食物等途径进入人体，造成危害。元素砷的毒性极低，砷化物均有毒性，三价砷化合物比其他砷化合物毒性更强。很多方法可以除砷、汞，例如化学沉积法、离子交换法、吸附法、膜工程法、电化学法、絮凝法及石灰法，其中，吸附法因为吸附剂的多样性，可实现高效、低成本而被广泛应用。理想的除砷、汞吸附剂应该是既高效，又廉价。纤维素是世界上最丰富的可再生资源，不仅廉价，还富含羟基，可以通过多种化学反应（例如酯化、醚化、接枝）来改性，若能在纤维素纤维表面修饰巯基，巯基砷、汞离子结合，从而去除水体中的砷、汞。吸附剂利用其丰富的结构、比表面积加之通过表面各种活性基团与吸附质的相互作用，从液相中萃取出污染物，从而达到水质净化的作用。其中，吸附法与其他工艺相比优势在于能够处理生物法难以处理的金属离子。但与此同时，吸附法也存在许多不足之处，其中吸附剂的固液分离困难一直是阻碍吸附技术进步的一大问题，因而近年来许多学者致力于研究磁性吸附剂并应用于水体中污染物质的去除。研究可知，在外加磁场的帮助下，磁性吸附剂能够快速实现固液分离，并同时拥有高速的传质速率和良好的接触效率，因而可在很大程度上可以解决传统吸附法所面临的问题。棉花是世界上最主要的农作物之一，产量大、生产成本低，使棉制品价格比较低廉。棉花的主副产品都有较高的利用价值，正如前人所说“棉花全身都是宝”。它既是最重要的纤维作物，又是重要的油料作物，也是含高蛋白的粮食作物，还是纺织、精细化工原料和重要的战略物资。因此，必须努力使棉花增产，搞好综合利用，增产增值，以增加棉农收入和满足国民经济发展多方面的需要。这种天然高分子材料应用制作吸附具有天然、绿色、可生物降解、机械强度大、抗腐蚀能力强等特点。本申请将天然高分子的棉花纤维采用1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐溶解后，加入葡聚糖增加多孔，加入纳米铁酸钴进行磁化，得到磁性复合微球，在采用二巯基丙醇改性对砷、汞进行吸附分离，使其即具有磁性吸附剂的特性，又具有天然高分子特性，同时还具有特殊活性基团的选择性。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法，获取的二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球对水体系中砷、汞的进行吸附分离。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：（1）磁性多孔棉复合微球制备：在具有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，按如下组成质量百分浓度加入，1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐：50~58%，脱脂棉：20~25%，密封好，温度升至150℃恒温，恒温反应4h，取出冷至室温，加入葡聚糖：6~12%，温度升至60±2℃恒温、搅拌、反应4h，冷至室温加入纳米铁酸钴：4~8%，N，N亚甲基双丙烯酰胺：4~8%，各组分之和为百分之百，温度升至60±2℃恒温，强力搅拌反应100min，将所得粘稠状液体喷撒在液体石蜡中，通过喷头的直径控制复合微球的粒径，清洗，固液分离，冷冻干燥，得到磁性多孔棉复合微球；（2）氨基化磁性多孔棉复合微球制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，乙醇：48~52%，γ－氨丙基三甲氧基硅烷：30~36%，混匀，磁性多孔棉复合微球：15~20%，各组分之和为百分之百，于60±2℃恒温、搅拌、回流反应3~4h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到氨基化磁性多孔棉复合微球；（3）二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，乙醇：68~74%，二巯基丙醇：10~16%，搅拌溶解，氨基化磁性多孔棉复合微球：12~18%，各组分之和为百分之百，于50±2℃恒温、搅拌、回流反应3h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球。在步骤（1）所述的喷头的直径在500~1000µm之间。在步骤（1）所述的1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐可以回收反复利用。所制备的二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的粒径在500~1200µm之间。本专利技术的另一目的是提供一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球吸附剂对水体系中对砷、汞的吸附，特点为：将制备好的二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球吸附剂用去离子水浸泡2~4h，按静态法吸附。将制备好的二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球吸附剂用去离子水浸泡2~4h，按动态法吸附。本专利技术与现有技术比较，具有如下优点及有益效果：（1）本专利技术获得的二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球吸附剂具有良好的物理化学稳定性和优异的机械强度，由于其多孔，比表面积大，连接活性基团的位点多，吸附容量大，对砷最大吸附容量达181.20mg/g，对汞最大吸附容量达192.60mg/g，耐磨可反复使用次数可达10次以上，吸附的速度快，吸附选择好，解吸性能好，能够在较宽的酸碱范围内使用。（2）本专利技术获得的二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球吸附剂既具有固相载体材料的优点，也解决了活性基团应用到水环境中的流失问题，外加磁场即可将吸附完成后的吸附剂从水中分离，容易分离回收等优点。（3）稳定性好，是天然绿色产品，再生材料，废弃物可生物降解，其来源广泛，价格低廉，对环境水的污染修复等方面有现实意义，减轻环保压力；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。具体实施方式实施例1（1）磁性多孔棉复合微球制备：在具有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，分别加入，1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐：54g，脱脂棉：23g，密封好，温度升至150℃恒温，恒温反应4h，取出冷至室温，加入葡聚糖：8g，温度升至60±2℃恒温、搅拌、反应4h，冷至室温加入纳米铁酸钴：7g，N，N亚甲基双丙烯酰胺：8g，温度升至60±2℃恒温，强力搅拌反应100min，将所得粘稠状液体喷撒在液体石蜡中，通过喷头的直径控制复合微球的粒径，清洗，固液分离，冷冻干燥，得到磁性多孔棉复合微球；（2）氨基化磁性多孔棉复合微球制备：在反应器中，分别加入，乙醇：63mL，γ－氨丙基三甲氧基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：（1）磁性多孔棉复合微球制备：在具有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，按如下组成质量百分浓度加入，1‑乙基‑3‑甲基咪唑硫氰酸盐：50~58%，脱脂棉：20~25%，密封好，温度升至150℃恒温，恒温反应4 h，取出冷至室温，加入葡聚糖：6~12%，温度升至60±2℃恒温、搅拌、反应4h，冷至室温加入纳米铁酸钴：4~8%，N，N亚甲基双丙烯酰胺：4~8%，各组分之和为百分之百，温度升至60±2℃恒温，强力搅拌反应100min，将所得粘稠状液体喷撒在液体石蜡中，通过喷头的直径控制复合微球的粒径，清洗，固液分离，冷冻干燥，得到磁性多孔棉复合微球；（2）氨基化磁性多孔棉复合微球制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，乙醇：48~52%，γ－氨丙基三甲氧基硅烷：30~36%，混匀，磁性多孔棉复合微球：15~20%，各组分之和为百分之百，于60±2℃恒温、搅拌、回流反应3~4h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到氨基化磁性多孔棉复合微球；（3）二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，乙醇：68~74%，二巯基丙醇：10~16%，搅拌溶解，氨基化磁性多孔棉复合微球：12~18%，各组分之和为百分之百，于50±2℃恒温、搅拌、回流反应3h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球。...

【技术特征摘要】
1.一种二巯基丙醇改性磁性多孔棉复合微球的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：（1）磁性多孔棉复合微球制备：在具有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，按如下组成质量百分浓度加入，1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐：50~58%，脱脂棉：20~25%，密封好，温度升至150℃恒温，恒温反应4h，取出冷至室温，加入葡聚糖：6~12%，温度升至60±2℃恒温、搅拌、反应4h，冷至室温加入纳米铁酸钴：4~8%，N，N亚甲基双丙烯酰胺：4~8%，各组分之和为百分之百，温度升至60±2℃恒温，强力搅拌反应100min，将所得粘稠状液体喷撒在液体石蜡中，通过喷头的直径控制复合微球的粒径，清洗，固液分离，冷冻干燥，得到磁性多孔棉复合微球；（2）氨基化磁性多孔棉复合微球制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，乙醇：48~52%，γ－氨丙基三甲氧基硅烷：30~36%，混匀，磁性多孔棉复合微球：15~20%，各组分之和为百分之百，于60±2℃恒温、搅拌、回流反应3~4h，冷却后，用乙醇洗涤、固液分离，干燥，得到氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧芝，许崇娟，李志英，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37