一种环糊精改性淀粉染料吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种天然高分子吸附剂，γ‑环糊精固载淀粉吸附剂，其特征在于该淀粉的原料质量组成分数为：玉米淀粉100份；NaCl水溶液(wNaCl％＝2.5)1000份；γ‑CD15份；ECH10份。同时提供该淀粉吸附剂的制备方法，该制备方法采用上述γ‑环糊精固载淀粉的原料质量组成和一下工艺步骤：(1)把所述份数的玉米淀粉和NaCl水溶液制成淀粉悬浮液，转移至三口烧瓶中，以30％NaOH溶液调节pH＝10。随后加入所述份数的ECH(于反应过程中分三次滴加)，接通冷凝回流装置，50℃下持续反应6h。(2)反应结束后，冷却至室温，以3N浓度的盐酸溶液调节pH＝6.5～7，用无水乙醇沉淀产物，离心分离得到粗产物。再将以65/35乙醇水溶液离心洗涤三次，50℃真空干燥后研磨粉碎，得到γ‑环糊精固载淀粉即CS‑γCD。

【技术实现步骤摘要】
一种环糊精改性淀粉染料吸附剂及其制备方法一种γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)染料吸附剂的制备及使用方法。
本专利技术涉及改性天然淀粉在印染废水净化中的应用，属于纺织材料

技术介绍
现今，随着工业化的进程加快，人口日益增多，中国现已发展为印染大国。有超过10万吨染料废水未经处理，直接排放至环境中。这些水体很难依靠环境进行自我修复，结构非常稳定，不仅破坏水体的生态平衡，还对水生生物及人类会产生致癌，致畸等后果。因此，对印染废水进行净化处理，实现废水达标排放或回收利用，已成为当前环境治理迫切需要解决的问题。现有的印染废水处理方法包括吸附法、沉淀法、絮凝法、氧化还原法、溶剂萃取法等，其中许多方法都存在着或是操作复杂、或是成本费用过高、或是在处理过程中投入处理剂而导致二次污染等问题，从而限制了其实际应用。其中吸附法因操作简单、处理效率高而备受关注。本专利技术选择天然淀粉、γ-环糊精(简称γ-CD)作为原料制备天然高分子吸附剂，具有资源丰富、价格低廉、高吸附性及选择性吸附等优点，且这些材料废弃后可被自然界微生物彻底分解，环境友好，与传统的无机与合成树脂类吸附剂相比具有显著优势。同时，γ-CD一般由6-8个葡萄糖分子组成，分子形如一个圆筒，外部含有大量的羟基，内部为一疏水空腔，可以对多种有机物质产生
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是：提供一种γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)染料废水吸附剂及其制备方法，该淀粉分子量大、具稳定的结构、在淀粉表面引入了空腔尺寸大、对大分子具有包络作用的γ-环糊精，对亚甲基蓝、刚果红和甲基紫的吸附性显著，对混合染料废水的脱色率高达87.15％，对解决印染废水净化问题有进一步的研究。该淀粉制备方法在50℃下进行，具有节能省时、反应效率高、反应条件缓和、便于产物分离、过程可以控制、可重复性高，且生产工程中无污染，安全性高等特点。在处理废水时，该吸附剂在常温下就可以进行，可以减少能力损耗。本专利技术解决所述淀粉技术问题的技术方案是，涉及一种γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)，其特征在于该淀粉的原料组成份数为：玉米淀粉100份；NaCl水溶液(wNaCl％＝2.5)1000份；γ-CD15份；ECH10份。本专利技术解决所述在印染废水净化中的技术方案是，一种γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)吸附剂的制备方法，该制备方法采用本专利技术所述的γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)的原料质量组成和一下工艺步骤：(1)把所述份数的玉米淀粉和NaCl水溶液制成淀粉悬浮液，转移至三口烧瓶中，以30％NaOH溶液调节pH＝10。随后加入所述份数的ECH(于反应过程中分三次滴加)，50℃下持续反应6h。(2)反应结束后，冷却至室温，以3N浓度的盐酸溶液调节pH＝6.5～7，用无水乙醇沉淀产物，离心分离得到粗产物。再将以65/35乙醇水溶液离心洗涤三次，50℃真空干燥后研磨粉碎，得到γ-环糊精固载淀粉即CS-γCD。上述CS-γCD染料吸附剂的使用方法，其按以下步骤进行：将CS-γCD染料吸附剂加入染料废水中混合均匀，在常温下搅拌吸附1h，过滤去除沉淀物，得到净化后的印染废水，完成染料废水处理。本专利技术的染料吸附剂是利用淀粉制备的来源广泛、丰富易得、价廉无毒；吸附剂制备过程简单，使用设备少；吸附条件少，方便易实施，且吸附效果好，对染料的脱色可达87.15％；在后续处理中，不易于造成二次污染，可自然降解。本专利技术的CS-γCD吸附剂是一种经济环保的染料吸附剂。附图说明图1是原淀粉与本专利技术γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)一种实施例的红外/拉曼谱图；图2是原淀粉(a)与本专利技术γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)(b)一种实施例的SEM；图3是原淀粉与本专利技术γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)一种实施例的的XRD；图4是天然淀粉、硅藻土、CS-γCD及沸石对三种不同染料的吸附效果对比图。具体实施方式：下面结合实施例及附图来进一步叙述本专利技术。本专利技术设计的一种γ-环糊精固载淀粉(简称CS-γCD，参见图1-2)，其特征在于该淀粉的原料质量组成份数为玉米淀粉100份；NaCl水溶液(wNaCl％＝2.5)1000份；γ-CD15份；ECH10份。本专利技术CS-γCD的结构表征及其理化性质分析如下(参见图1-3)。图1可以看出原淀粉(CS)羟基的伸缩振动vO-H在3600-3200cm-1区域有较强的红外吸收，在拉曼谱中亦有中强散射。CS大分子骨架中亚甲基对称伸缩振动vsC-H在拉曼谱2931cm-1附近存在极强散射。1630cm-1附近中强红外吸收缩CS羟基弯曲振动σO-H。通过CS-γCD与CS红外/拉曼光谱的对比发现，CS-γCD在3600-3200cm-1区域vO-H峰强减弱，同时还引起了CS-γCD在1630cm-1处的红外吸收减弱。CS-γCD在1150-1120cm-1为淀粉淀粉醚键C-O-C反对称伸缩振动吸收峰。以上特征峰的出现表明γ-CD是通过与ECH的交联反应，以形成醚键的方式被引入到了淀粉分子中。图2是原淀粉(a)与γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)(b)的SEM图，由图2可以看出天然玉米淀粉颗粒形态规整，表面平滑。相比之下，CS-γCD颗粒的规整度下降，部分颗粒表面出现凹痕与空洞，说明的γ-环糊精的固载可能对淀粉颗粒造成了一定破坏，但也可以看出，CS-γCD总体上仍能保持较完整的颗粒结构，说明这种破坏作用可能主要发生在淀粉团粒的表面以及无定形区。图3是原淀粉与γ-环糊精固载淀粉(CS-γCD)的XRD，由图3可以看出CS-γCD的衍射峰型与CS类似，其结晶度为25.6％，较天然淀粉(结晶度29.2％)略有下降，但不明显，说明CS-γCD的结晶结构基本上未受破坏，CS-γCD基本保持了完整的半结晶结构。图1、图2和图3的分析结果表明，本专利技术制备方法成功的将γ-CD通过成醚的方式被引入淀粉分子，由红外/拉曼光谱可以明显的显现出，SEM与XRD观察发现γ-CD的固载主要发生在淀粉颗粒表面及无定形区。淀粉的结晶度有所下降，并且团粒结构受到了一定程度的破坏。由于γ-CD的引入，在很大程度上改变了CS-γCD的理化性能，如提高了增大了分子量、稳定性增加、空腔增加等，而这些性能的提高也是γ-环糊精固载淀粉吸附性相较于玉米原淀粉得到极大改善的内在原因。本专利技术同时设计了γ-环糊精固载淀粉的制备方法(简称制备方法)，该制备方法采用本专利技术所述γ-环糊精固载淀粉的原料质量份数组成和工艺步骤：玉米淀粉100份；NaCl水溶液(wNaCl％＝2.5)1000份；γ-CD15份；ECH10份。(1)把所述份数的玉米淀粉和NaCl水溶液制成淀粉悬浮液，转移至三口烧瓶中，以30％NaOH溶液调节pH＝10。随后加入所述份数的ECH(于反应过程中分三次滴加)，接通冷凝回流装置，50℃下持续反应6h。(2)反应结束后，冷却至室温，以3N浓度的盐酸溶液调节pH＝6.5～7，用无水乙醇沉淀产物，离心分离得到粗产物。再将以65/35乙醇水溶液离心洗涤三次，50℃真空干燥后研磨粉碎，得到γ-环糊精固载淀粉即CS-γCD。本专利技术对CS-γCD的取代度进行了测定。CS-γCD的取代度的测定采用溴甲酚绿(BCG)增色法测定CS-γCD中γ-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种γ‑环糊精固载淀粉吸附剂，其特征在于该淀粉的原料质量组成分数为：玉米淀粉100份；NaCl水溶液(wNaCl％＝2.5)1000份；γ‑CD15份；ECH10份。

【技术特征摘要】
1.一种γ-环糊精固载淀粉吸附剂，其特征在于该淀粉的原料质量组成分数为：玉米淀粉100份；NaCl水溶液(wNaCl％＝2.5)1000份；γ-CD15份；ECH10份。2.一种γ-环糊精固载淀粉吸附剂的制备方法，改制备方法采用权利要求1所述γ-环糊精固载淀粉的原料质量组成和一下工艺步骤：(1)把所述份数的玉米淀粉和NaCl水溶液制成淀粉悬浮液，转移至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊，李雅兴，张毅，李帆，孙侨曼，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12