一种改性瓜尔胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于重金属吸附材料技术领域。本发明专利技术提供了一种改性瓜尔胶，所述改性瓜尔胶为含有接枝链的瓜尔胶，所述接枝链为式Ⅰ所示的结构；所述接枝链与所述改性瓜尔胶通过醚键连接；所述醚键中的氧由瓜尔胶上的羟基提供；所述接枝链在改性瓜尔胶中的质量百分含量为69.5％～80.3％；

A Modified Guar Gum and Its Preparation and Application

The invention belongs to the technical field of heavy metal adsorption materials. The invention provides a modified guar gum, the modified guar gum is a guar gum containing a graft chain, the graft chain is the structure shown in formula I, the graft chain is connected with the modified guar gum through an ether bond, the oxygen in the ether bond is provided by the hydroxyl group on the guar gum, and the mass percentage of the graft chain in the modified guar gum is 69.5%-80.3%.

【技术实现步骤摘要】
一种改性瓜尔胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及重金属吸附材料
，尤其涉及一种改性瓜尔胶及其制备方法和应用。
技术介绍
随着近几十年工业化进程的发展，重金属的污染日益加剧，如电镀、玻璃、制革、纺织、陶器、化肥、钢铁等行业每年产生大量含重金属离子的废水，均增加了环境中重金属污染量。并且水体中的重金属污染很难通过自净的方式去除，只能通过人为的处理来减轻污染程度。传统的用于去除污水中重金属离子的有效分离工艺有化学沉淀法、蒸发回收法、电化学处理法、离子交换法和吸附法。其中，化学沉淀法需要使用化学试剂，容易产生二次污染；蒸发回收法的能耗较高；电化学处理法仅适用于处理重金属浓度较高的废水；离子交换法虽然具有金属去除率高、吸附量大和处理速度快的优势，但价格昂贵，使得应用受到限制；而吸附法由于操作简单，适用范围广，且价格低廉而受到广泛关注。在现有的重金属吸附剂中，改性纤维素由于原料来源广泛，且价格低廉成为人们关注的热点。但是改性纤维素对重金属镍的吸附量非常小，如《枝化聚乙烯亚胺改性纤维素接枝共聚物的研究》(汤银川，山东大学，2013年)中公开了乙烯亚胺改性纤维素对重金属镍的饱和吸附量仅为14.85mg·g-1。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性瓜尔胶及其制备方法和应用，本专利技术提供的改性瓜尔胶对重金属镍具有优异的吸附性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种改性瓜尔胶，所述改性瓜尔胶为含有接枝链的瓜尔胶，所述接枝链为式Ⅰ所示的结构；所述接枝链与瓜尔胶通过醚键连接；所述醚键中的氧由瓜尔胶上的羟基提供；所述接枝链在改性瓜尔胶中的质量百分含量为69.5％～80.3％；其中，n1＝1～6，R为-NH(CH2)2NH2、-NH(CH2)2NH(CH2)2NH2或-NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2NH2。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的改性瓜尔胶的制备方法，包括如下步骤：(1)在保护气氛中，在引发剂的作用下，瓜尔胶和甲基丙烯酸缩水甘油酯发生自由基聚合接枝反应，得到改性瓜尔胶前驱体；(2)维持保护气氛，所述改性瓜尔胶前驱体与多胺类化合物发生胺化反应，得到改性瓜尔胶；所述多胺类化合物为乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺中的至少一种。优选的，所述自由基聚合接枝反应的溶剂为丙酮和水的混合液，所述丙酮和水的体积比为1:1.5～2。优选的，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。优选的，所述瓜尔胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂和多胺类化合物的质量比为1:2～2.4:0.01～0.15:1～5。优选的，所述自由基聚合接枝反应的温度为60～80℃，所述自由基聚合接枝反应的时间为2～4h。优选的，所述自由基聚合接枝反应完成后，还包括第一后处理，所述第一后处理包括依次进行的固液分离、洗涤、索氏提取和干燥；所述洗涤包括依次进行的水洗和丙酮洗涤。优选的，所述胺化反应的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述胺化反应的温度为60～80℃，所述胺化反应的时间为3～6h。优选的，所述胺化反应完成后，还包括第二后处理，所述第二后处理包括依次进行的固液分离、洗涤和干燥；所述洗涤包括依次进行的水洗和乙醇洗涤。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的改性瓜尔胶作为重金属吸附材料的应用。本专利技术提供了一种改性瓜尔胶，所述改性瓜尔胶的接枝链为式Ⅰ所示的结构；所述接枝链与所述改性瓜尔胶通过醚键连接；所述接枝链在改性瓜尔胶中的质量百分含量为69.5％～80.3％。本专利技术所提供的改性瓜尔胶中含有大量带孤对电子的氮原子，可更充分地与重金属离子螯合。本专利技术所提供的改性瓜尔胶用于重金属镍离子的吸附时，饱和吸附量为32.7～141.5mgg-1。附图说明图1实施例1所得改性瓜尔胶前驱体、改性瓜尔胶和瓜尔胶的红外谱图；其中，曲线A为改性瓜尔胶的红外谱图，曲线B为改性瓜尔胶前驱体的红外谱图，曲线C为瓜尔胶的红外谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种改性瓜尔胶，所述改性瓜尔胶为含有接枝链的瓜尔胶，所述接枝链为式Ⅰ所示的结构；所述接枝链与瓜尔胶通过醚键连接；所述醚键中的氧由瓜尔胶上的羟基提供，所述接枝链在改性瓜尔胶中的质量百分含量为69.5％～80.3％；其中，n1＝1～6，R为-NH(CH2)2NH2、-NH(CH2)2NH(CH2)2NH2或-NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2NH2。在本专利技术中，所述改性瓜尔胶中的接枝链如式Ⅰ所示，其中“*”表示与醚键中的氧连接的键。本专利技术对所述瓜尔胶的接枝点没有特殊限定，所述瓜尔胶的重复单元中的多个羟基均可作为接枝点；其中n1为理想接枝状态下的理论值，所述理想状态即每一个糖单元都参与反应并且接枝相同数量的单体。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的改性瓜尔胶的制备方法，包括如下步骤：(1)在保护气氛中，在引发剂的作用下，瓜尔胶和甲基丙烯酸缩水甘油酯发生自由基聚合接枝反应，得到改性瓜尔胶前驱体；(2)维持保护气氛，所述改性瓜尔胶前驱体与多胺类化合物发生胺化反应，得到改性瓜尔胶；所述多胺类化合物为乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺中的至少一种。本专利技术在保护气氛中，在引发剂的作用下，瓜尔胶和甲基丙烯酸缩水甘油酯发生自由基聚合接枝反应，得到改性瓜尔胶前驱体。在本专利技术中，在自由基聚合接枝反应过程中，引发剂受热分解产生氧自由基，氧自由基再进攻GMA(即甲基丙烯酸缩水甘油酯)单体，产生GMA单体自由基，因为空间位阻的原因，GMA单体自由基优选与瓜尔胶支链上的羟基结合，也可与其他羟基结合，再释放出氧自由基，氧自由基再进攻GMA单体形成GMA单体自由基，从而完成链增长。在本专利技术中，所述保护气氛优选为氮气或惰性气体氛围。在本专利技术中，所述保护气氛可以防止引发剂与氧发生副反应。在本专利技术中，所述保护气氛优选为流动态的保护气氛；所述保护气氛的流动速率优选为10mL/min～20mL/min。本专利技术对所述瓜尔胶的来源没有特殊限定，直接购买市售瓜尔胶即可。在本专利技术中，所述引发剂优选为过氧化二苯甲酰(即BPO)；所述瓜尔胶与引发剂的质量比优选为1:0.01～0.15，更优选为1:0.05～0.10。在本专利技术中，所述瓜尔胶与甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比优选为1:2～2.4。在本专利技术中，所述自由基聚合接枝反应的溶剂优选为丙酮和水的混合液，所述丙酮和水的体积比优选为1:1.5～2。在本专利技术中，瓜尔胶分子亲水，甲基丙烯酸缩水甘油酯能溶于丙酮中，以丙酮和水的混合液作为反应介质可使瓜尔胶和甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝反应更容易进行。本专利技术对所述溶剂的用量没有特殊限定，在本专利技术实施例中，所述瓜尔胶与溶剂的固液比优选为1g:10～20mL。在本专利技术中，所述自由基聚合接枝反应的温度优选为60～80℃，更优选为65～75℃；所述自由基聚合接枝反应的时间优选为2～4h，更优选为2.5～3.5h。本专利技术对所述自由基聚合接枝反应的加料顺序和具体操作顺序没有特殊限定，本领域技术人员可以按照常规的加料顺序和操作方法即可。在本专利技术实施例中，优选将瓜尔胶溶解于溶剂中，然后在保护气氛中升温至自由基聚合接枝反应所需的温度，然后加入引发剂和甲基丙烯酸缩水甘油酯，进行自由基聚合接枝反应。本专利技术对升温至自由基聚合接枝反应所需温度的升温速率没有特殊限定，可以为任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性瓜尔胶，所述改性瓜尔胶为含有接枝链的瓜尔胶，所述接枝链为式Ⅰ所示的结构；所述接枝链与瓜尔胶通过醚键连接；所述醚键中的氧由瓜尔胶上的羟基提供；所述接枝链在改性瓜尔胶中的质量百分含量为69.5％～80.3％；

【技术特征摘要】
1.一种改性瓜尔胶，所述改性瓜尔胶为含有接枝链的瓜尔胶，所述接枝链为式Ⅰ所示的结构；所述接枝链与瓜尔胶通过醚键连接；所述醚键中的氧由瓜尔胶上的羟基提供；所述接枝链在改性瓜尔胶中的质量百分含量为69.5％～80.3％；其中，n1＝1～6，R为-NH(CH2)2NH2、-NH(CH2)2NH(CH2)2NH2或-NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2NH2。2.一种权利要求1所述的改性瓜尔胶的制备方法，包括如下步骤：(1)在保护气氛中，在引发剂的作用下，瓜尔胶和甲基丙烯酸缩水甘油酯发生自由基聚合接枝反应，得到改性瓜尔胶前驱体；(2)维持保护气氛，所述改性瓜尔胶前驱体与多胺类化合物发生胺化反应，得到改性瓜尔胶；所述多胺类化合物为乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺中的至少一种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述自由基聚合接枝反应的溶剂为丙酮和水的混合液，所述丙酮和水的体积比为1:1.5～2。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱虎，刘贺，谭长青，宋纯亮，王勇，
申请(专利权)人：山东广浦生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37