一种付克烷基化木质素磺酸盐吸附剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种付克烷基化交联改性的木质素磺酸盐吸附剂及其制备方法和应用，该交联改性的木质素磺酸盐吸附剂以无水三氯化铝为催化剂、1,2‑二氯乙烷为溶剂、二甲氧基甲烷为交联剂、吡咯等为改性剂，通过付克烷基化反应对木质素磺酸盐进行交联；然后将反应得到的产物经稀酸浸泡、洗涤、干燥得到产物。本发明专利技术产品主要应用于对废水中的铅、铜、镉等重金属离子和染料废水中的有机染料的吸附，对于废水中的重金属离子和染料具有很强的吸附分离能力，并且回收方便，可以实现重复利用。

A FK alkylated lignosulfonate adsorbent and its preparation and Application

The invention discloses a Friedel crafts alkylation crosslinking modified lignin adsorbent and preparation method and application thereof, the crosslinking modification of lignosulfonate adsorbent with anhydrous aluminum chloride as catalyst, 1,2 two dichloroethane as solvent, two methoxy methane as crosslinking agent, pyrrole modified agent, through the Friedel alkylation reaction of lignosulfonate crosslinked; then reaction products obtained by dilute acid soaking, washing and drying to obtain the product. The product is mainly applied to the adsorption of organic dyes in heavy metal ions and dye wastewater of wastewater, such as lead, copper and cadmium, and has strong adsorption and separation ability for heavy metal ions and dyes in wastewater, and is easy to recycle, and can be reused.

【技术实现步骤摘要】
一种付克烷基化木质素磺酸盐吸附剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种改性木质素磺酸盐吸附剂及其制备方法，具体是指一种可适用于废水中重金属离子和有机染料的去除的付克烷基化交联木质素磺酸盐吸附剂及其制备方法与应用。
技术介绍
随着整个国家工业水平的提高，废水的数量和种类迅速增加，造成了日益严重的水体污，严重威胁动植物的健康，尤其含有重金属离子及有机染料的废水更是引起社会的关注。重金属离子不能被生物降解，且大都参与食物链循环，能在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，严重危害着包括人类在内的各种生命体的健康与生存。而染料废水中含有大量的有机物，其色泽深，酸碱性强,含盐量高，也一直是废水处理中的难题。而吸附法是作为一种高效、易操作、成本低的去除重金属离子或有机染料等的方法，越来越受到青睐。木质素分子是世界上第二丰富的天然高分子，含有大量的羟基、羰基、羧基，甲氧基、共轭双键等多种功能性基团。但木质素本身对重金属和染料的吸附能力有限，需要对其进行适当的化学改性，以提高吸附能力。目前，改性主要是通过对木质素侧链和芳香基团进行磺化、胺化、氧化、接枝共聚、缩聚等反应，对木质素分子结构进行修饰，如增加如氨基、磺酸基等具有络合性能的官能团含量，从而达到提高吸附能力的目的。但是，这些改性方法都存在着操作过程复杂、制备条件苛刻等缺点。木质素磺酸盐作为一种阴离子表面活性剂，经木浆与二氯化硫水溶液和亚硫酸盐反应得到，是生产纸浆的副产物。由于木材种类不同，磺化反应的差异，木质素磺酸盐化学结构尚未确定。公告号为CN10564872A的专利公开了一种改性木质素磺酸钠金属捕捉剂，描述了改性木质素磺酸钠在捕捉重金属离子中的应用。
技术实现思路
尽管传统改性的木质素磺酸盐对重金属，尤其是铁、铜、亚锡离子有较好的螯合能力，但吸附量并不高，而且传统改性的木质素磺酸盐在吸附重金属离子或有机染料后从水中分离比较困难。为了克服传统改性木质素磺酸盐的不足本专利技术提出了一种付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂及其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂，各组分的含量按照质量百分比计算为：其中，交联剂为二甲氧基甲烷，催化剂为无水三氯化铝，改性剂为1,4-对二苄氯、1,4-对二苄溴、苄氯、苄溴、吡咯、噻吩中的一种或几种组合，溶剂为1,2-二氯乙烷。作为优选，所用的改性剂为吡咯。作为优选，上述付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂的原料木质素磺酸盐为生产纸浆副产物：木质素磺酸钠或者木质素磺酸钙，分子量为200～10000道尔顿。作为更佳选择，上述的木质素磺酸盐为木质素磺酸钠，分子量为5000道尔顿。本专利技术还包括一种付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(一)在氮气保护下，向反应瓶中加入一定比例的干燥木质素磺酸盐、催化剂、交联剂、改性剂和溶剂；(二)将(一)中的混合物在80℃下反应24h，生成交联改性的木质素磺酸盐；(三)将(二)得到的反应液过滤，取固体用稀酸溶液浸泡12h，抽滤，用去离子水洗涤三次，获得滤饼；(四)将滤饼在真空烘箱干燥24h后得到木质素磺酸盐吸附剂。作为优选，上述的制备方法还增加了付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂对重金属离子或者染料的吸附量的测试步骤，具体为：称取一定量的付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂，投入锥形瓶中，再加入一定体积的模拟重金属离子或者染料的溶液，水浴振荡一定时间；过滤，分离得到上清液；采用火焰原子吸收分光度计(AAS)或紫外可见分光光度计(UV)测定，得到残余溶液浓度ce，通过以下公式计算得到吸附量Q：式中：c0：溶液初始浓度；ce：上清液残余浓度；V：所取溶液体积；M称取的产品质量。更进一步地，将上述付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂使用后经上述制备方法中步骤(3)和(4)的处理，即，将使用后的交联改性的木质素磺酸盐吸附剂过滤后，用稀酸浸泡12h，抽滤，用去离子水洗涤三次，置于烘箱中干燥。得到的产物能够重复多次用于吸附分离重金属离子或者染料分子。更进一步地，该付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂可以应用于重金属离子和染料吸附、分离。在室温和pH＝7条件下，对水中的铅离子和铜离子吸附量分别为120mg/g和110mg/g，对水中亚甲基蓝的吸附量可达200mg/g，展现出对重金属离子和染料良好的络合能力。有益效果：本专利技术提出的付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂的制备方法简单，克服了传统改性方法的缺陷，该吸附剂对重金属离子以及有机染料有着良好的吸附能力，且该吸附剂在水中呈溶胀状态非常便于分离，从而实现回收及重复利用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。实施例1一种付克烷基化交联改性的木质素磺酸盐吸附剂，比例如下：步骤如下：在氮气保护下，向100mL反应瓶中加入1.25g干燥的木质素磺酸钠、1.3g无水三氯化铝、0.75mL二甲氧基甲烷和30mL1,2-二氯乙烷，升温至80℃，反应24h，反应结束后，过滤得到交联改性的木质素磺酸盐呈现为棕色固体。将棕色固体用稀酸溶液浸泡12h，抽滤，用去离子水洗涤三次。得滤饼，置于真空烘箱干燥24h，即可得到交联的木质素磺酸盐吸附剂。该吸附剂的具体应用，在pH＝7的条件下对铅离子和铜离子的吸附量分别为96mg/g和85mg/g，对亚甲基的吸附量可达103mg/g。实施例2一种付克烷基化交联改性的木质素磺酸盐吸附剂，比例如下：具体操作过程如下：在氮气保护下，向反应瓶中加入1.25g干燥的木质素磺酸钠、1.3g无水三氯化铝、0.75mL二甲氧基甲烷、0.64mL吡咯(新蒸)、30mL1,2-二氯乙烷。升温至80℃，反应24h，反应结束后，过滤得到棕色固体。将棕色固体用稀酸溶液浸泡12h，抽滤，用去离子水洗涤三次。得滤饼，置于真空烘箱干燥24h，即可得到交联的木质素磺酸盐吸附剂。该吸附剂的具体应用，在pH＝7的条件下对铅离子和铜离子的吸附量分别为120mg/g和110mg/g，对亚甲基的吸附量可达200mg/g。实施例3一种付克烷基化交联改性的木质素磺酸盐吸附剂，比例如下：具体操作过程如下：在氮气保护下，向反应瓶中加入1.25g干燥的木质素磺酸钠、1.3g无水三氯化铝、0.75mL二甲氧基甲烷、0.64mL噻吩和30mL1,2-二氯乙烷。升温至80℃，反应24h，反应结束后，过滤得到棕色固体。将棕色固体用稀酸溶液浸泡12h，抽滤，用去离子水洗涤三次。得滤饼，置于真空烘箱干燥24h，即可得到交联的木质素磺酸盐吸附剂。对所获得的付克烷基化交联改性的木质素磺酸盐吸附剂的吸附能力进行检测，称取一定量的产品，投入锥形瓶中，再加入一定体积的模拟重金属离子或者染料的溶液，水浴振荡一定时间。过滤，分离得到上清液。采用火焰原子吸收分光度计(AAS)或紫外可见分光光度计(UV)测定，得到残余溶液浓度ce，通过以下公式计算得到吸附量：式中：c0—溶液初始浓度；ce—上清液残余浓度；V—所取溶液体积；M—称取的产品质量。在pH＝7的条件下对铅离子和铜离子的吸附量分别为83mg/g和88mg/g，对亚甲基的吸附量可达78mg/g。实施例4一种付克烷基化交联改性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂，其特征在于：各组分的含量按照质量百分比计算为：

【技术特征摘要】
1.一种付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂，其特征在于：各组分的含量按照质量百分比计算为：其中，交联剂为二甲氧基甲烷，催化剂为无水三氯化铝，改性剂为1,4-对二苄氯、1,4-对二苄溴、苄氯、苄溴、吡咯、噻吩中的一种或几种组合，溶剂为1,2-二氯乙烷。2.根据权利要求1所述的付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂，其特征在于：所述的改性剂为吡咯。3.根据权利要求1所述的付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂，其特征在于：所述的木质素磺酸盐为木质素磺酸钠或者木质素磺酸钙，分子量为200～10000道尔顿。4.根据权利要求3所述的付克烷基化交联改性木质素磺酸盐吸附剂，其特征在于：所述的木质素磺酸盐为木质素磺酸钠，分子量为5000道尔顿。5.一种权利要求1—4所述的付克烷基化交联...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪华钢，祝黛莲，叶鹏，吴明华，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33