一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法，该方法包括：一、配制魔芋精粉溶液；二、向魔芋精粉溶液中依次加入混合油相及司班80得第一混合液；三、第一混合液进行第一次接枝聚合反应得金属离子富集剂中间产物粉末；四、将金属离子富集剂中间产物粉末分散于水后依次加入混合油相及司班80得第二混合液；五、第二混合液进行第二次接枝聚合反应得金属离子富集剂。本发明专利技术采用二次反相悬浮法，使魔芋葡甘聚糖与丙烯酸钠分两次进行接枝聚合反应，提高了接枝聚合反应的进行程度和均匀程度，从而增加了金属离子富集剂中的吸附孔洞和吸附位点，增强了金属离子富集剂的吸附富集作用。

A preparation method of metal ion concentrator based on Konjac Glucomannan

The invention discloses a preparation method of metal ion concentrator based on Konjac glucomannan, which includes: 1. preparing konjac powder solution; 2. sequentially adding mixed oil phase and Span 80 to konjac powder solution to obtain the first mixed liquid; 3. the first mixed liquid carries out the first graft polymerization reaction to obtain metal ion rich. Fourthly, the metal ion concentrator intermediate product powder was dispersed in water and then mixed with oil phase and Span 80 to get the second mixture. Fifthly, the second mixture was grafted to get the metal ion concentrator. The invention adopts the second reverse suspension method to make konjac glucomannan and sodium acrylate copolymerize twice, which improves the degree and uniformity of the graft copolymerization reaction, thereby increasing the adsorption holes and sites in the metal ion concentrator, and enhancing the adsorption and enrichment effect of the metal ion concentrator.

【技术实现步骤摘要】
一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法
本专利技术属于金属离子富集剂
，具体涉及一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法。
技术介绍
魔芋葡甘露聚糖(KonjacGlucomannan，KGM)是继淀粉、纤维素后又一种天然可再生的高分子多糖。天然高分子多糖具有可再生、可降解和可通过物理和化学作用与金属离子结合的特点，国内外很多学者将天然多糖作为吸附剂。KGM分子含有大量羟基和羧基以及微量的乙酰基，-COOH、-OH、-SO3H及-CONH2等功能基团中的一种或几种，其不仅具有力学强度高、化学惰性、理化性质稳定等基本属性，还对过渡金属具有良好的吸附性能。以魔芋葡甘露聚糖为原料，制备金属离子富集剂有广阔的前景。专利CN201711128652.3中公开了一种生物质螯合改性重金属复合型捕捉剂的制备方法，该方法通过魔芋分子骨架接枝的新型螯合官能团VACDTANa与二正丁基二硫代氨基甲酸钠共同作用吸附络合型重金属离子，该生物质螯合改性重金属复合型捕捉剂能够有效地吸附多数重金属，但是吸附产物为絮状沉淀，不易进行回收，且其制备过程繁琐、原料成本和制备成本均较高。专利CN201610295056.3公开了一种用于富集污水重金属离子的石墨烯微片及其制备方法，该方法将改性后的魔芋葡甘露聚糖与石墨烯微片结合，极大地增大了其吸附的表面积和吸附能力，但是其本身不能够循环利用，虽为环境友好型材料所制备，但是单次吸附能力有限，不利于推广使用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法。该方法使魔芋葡甘聚糖与丙烯酸钠分两次进行反相悬浮法的接枝聚合反应，减少了接枝聚合反应过程中的空间位阻效应，提高了接枝聚合反应的进行程度和均匀程度，得到接枝物较多、分子量较大、分子结构相对复杂的金属离子富集剂，从而增加了金属离子富集剂中的吸附孔洞和吸附位点，增强了金属离子富集剂的吸附富集作用。本专利技术采用以下技术方案：一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将魔芋精粉加入水中搅拌，使其充分溶胀，得到魔芋精粉溶液；步骤二、向步骤一中得到的魔芋精粉溶液中依次加入环己烷和液体石蜡组成的混合油相及司班80，并搅拌均匀，得到第一混合液；所述混合油相中环己烷与液体石蜡的体积比为1:3～3:1，司班80与混合油相的体积比为1:20～1:50；步骤三、向步骤二中得到的第一混合液中加入过硫酸铵并混匀，然后加入用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N-N亚甲基双丙烯酰胺，搅拌并升温至60℃～85℃进行第一次接枝聚合反应，停止搅拌并冷却至室温，得到第一聚合反应液，将第一聚合反应液静置分层后取出上清液，用水清洗下层产物，得到金属离子富集剂中间产物粉末；所述搅拌的速度为1000r/min～3000r/min；步骤四、将步骤三中得到的金属离子富集剂中间产物粉末分散于水中，然后依次加入环己烷和液体石蜡组成的混合油相及司班80，并搅拌均匀，得到第二混合液；所述混合油相中环己烷与液体石蜡的体积比为1:3～1:2，司班80与混合油相的体积比为1:60～1:80；步骤五、向步骤四中得到的第二混合液中加入过硫酸铵并混匀，然后加入用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N-N亚甲基双丙烯酰胺，搅拌并升温至60℃～85℃进行第二次接枝聚合反应，停止搅拌并冷却至室温，得到第二聚合反应液，将第二聚合反应液静置分层后取出上清液，用水清洗下层产物，得到金属离子富集剂；所述搅拌的速度为400r/min～600r/min；所述过硫酸铵、用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N-N亚甲基双丙烯酰胺的加入量均与步骤三中所述过硫酸铵、用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N-N亚甲基双丙烯酰胺的加入量相同。本专利技术采用二次反相悬浮法，先将魔芋精粉溶于水使其形成具有一定粘度的KGM水溶液，然后以环己烷和液体石蜡为油相，KGM水溶液为水相，以司班80为分散剂，得到油包水的均相体系，然后加入引发剂过硫酸铵、用氢氧化钠中后的丙烯酸以及交联剂N-N亚甲基双丙烯酰胺，搅拌并升温，引发剂过硫酸铵受热后分解产生具有引发活性的自由基，促使丙烯酸钠上的羧基与魔芋葡甘聚糖基中的羟基反应，丙烯酸钠接枝到KGM分子上进行第一次接枝聚合反应，由于第一次接枝聚合反应过程中进行高速搅拌，油包水的均相体系中油包水液滴的体积较小且数量较多，丙烯酸钠与油包水液滴中KGM分子的接枝时间较为短暂，形成接枝聚合产物后迅速转移至反应体系溶液中，因此得到的接枝聚合产物分子量较小且较为均匀，最终得到的第一次接枝聚合反应的产物为粉末状的金属离子富集剂中间产物；金属离子富集剂中间产物的魔芋葡甘聚糖基中仍存在部分羟基，因此将金属离子富集剂中间产物分散于水中后，再次加入环己烷和液体石蜡组成的油相和司班80分散剂，形成油包金属离子富集剂中间产物的均相体系，然后再次加入引发剂过硫酸铵、用氢氧化钠中后的丙烯酸以及交联剂N-N亚甲基双丙烯酰胺，搅拌并升温，引发剂过硫酸铵受热后分解产生具有引发活性的自由基，促使丙烯酸钠上的羧基与油包金属离子富集剂中间产物中的羟基反应，丙烯酸钠接枝到油包金属离子富集剂中间产物中的魔芋葡甘聚糖基上进行第二次接枝聚合反应，由于第二次接枝聚合反应在低速搅拌条件下进行，使油包金属离子富集剂中间产物形成均匀的油包水大液滴，同时丙烯酸钠可充分包围在油包水大液滴的周围，继续接枝到魔芋葡甘聚糖基上形成分子量较大的第二次接枝聚合产物，得到分子量较为均匀且为颗粒状的金属离子富集剂。本专利技术采用二次反相悬浮法，使魔芋葡甘聚糖与丙烯酸钠分两次进行接枝聚合反应，减少了反应过程中的空间位阻效应，避免了接枝聚合反应产物的堆积，提高了接枝聚合反应的进行程度和均匀程度，得到接枝物较多、分子量较大、分子结构相对复杂的金属离子富集剂，从而增加了金属离子富集剂中的吸附孔洞和吸附位点，增强了金属离子富集剂的吸附富集作用；同时，分两次进行接枝聚合反应，提高了金属离子富集剂的颗粒尺寸与颗粒分布集中度，得到颗粒均匀、尺寸较大的金属离子富集剂，方便了金属离子富集剂的使用和回收。上述的一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述魔芋精粉溶液的质量百分数为1％～3％。采用该质量百分数范围的魔芋精粉溶液，既可以保证魔芋精粉的充分溶胀形成均相的水溶胶，进而形成均相的油包水体系，有利于后续接枝聚合反应的顺利进行，又避免魔芋精粉溶液浓度过高形成的水凝胶粘性过大，影响过硫酸铵、用氢氧化钠中后的丙烯酸以及交联剂N-N亚甲基双丙烯酰胺的溶解，进而阻碍接枝聚合反应的进行。上述的一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法，其特征在于，步骤二中述混合油相中环己烷与液体石蜡的体积比为1:1.5～2:1。环己烷与液体石蜡组成的混合油相作为分散介质可降低油相与水相的界面张力，促进油包水结构中空腔的均一和稳定性，但液体石蜡的粘度过大，过多的液体石蜡会影响水溶性的引发剂、交联剂及丙烯酸钠与油包水液滴中魔芋葡甘聚糖的接触几率和反应程度，同时阻碍第一次接枝聚合反应产物的迅速转移，从而影响金属离子富集剂中间产物的分子量均匀程度。上述的一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将魔芋精粉加入水中搅拌，使其充分溶胀，得到魔芋精粉溶液；步骤二、向步骤一中得到的魔芋精粉溶液中依次加入环己烷和液体石蜡组成的混合油相及司班80，并搅拌均匀，得到第一混合液；所述混合油相中环己烷与液体石蜡的体积比为1:3～3:1，司班80与混合油相的体积比为1:20～1:50；步骤三、向步骤二中得到的第一混合液中加入过硫酸铵并混匀，然后加入用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N‑N亚甲基双丙烯酰胺，搅拌并升温至60℃～85℃进行第一次接枝聚合反应，停止搅拌并冷却至室温，得到第一聚合反应液，将第一聚合反应液静置分层后取出上清液，用水清洗下层产物，得到金属离子富集剂中间产物粉末；所述搅拌的速度为1000r/min～3000r/min；步骤四、将步骤三中得到的金属离子富集剂中间产物粉末分散于水中，然后依次加入环己烷和液体石蜡组成的混合油相及司班80，并搅拌均匀，得到第二混合液；所述混合油相中环己烷与液体石蜡的体积比为1:3～1:2，司班80与混合油相的体积比为1:60～1:80；步骤五、向步骤四中得到的第二混合液中加入过硫酸铵并混匀，然后加入用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N‑N亚甲基双丙烯酰胺，搅拌并升温至60℃～85℃进行第二次接枝聚合反应，停止搅拌并冷却至室温，得到第二聚合反应液，将第二聚合反应液静置分层后取出上清液，用水清洗下层产物，得到金属离子富集剂；所述搅拌的速度为400r/min～600r/min；所述过硫酸铵、用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N‑N亚甲基双丙烯酰胺的加入量均与步骤三中所述过硫酸铵、用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N‑N亚甲基双丙烯酰胺的加入量相同。...

【技术特征摘要】
1.一种基于魔芋葡甘聚糖的金属离子富集剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将魔芋精粉加入水中搅拌，使其充分溶胀，得到魔芋精粉溶液；步骤二、向步骤一中得到的魔芋精粉溶液中依次加入环己烷和液体石蜡组成的混合油相及司班80，并搅拌均匀，得到第一混合液；所述混合油相中环己烷与液体石蜡的体积比为1:3～3:1，司班80与混合油相的体积比为1:20～1:50；步骤三、向步骤二中得到的第一混合液中加入过硫酸铵并混匀，然后加入用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N-N亚甲基双丙烯酰胺，搅拌并升温至60℃～85℃进行第一次接枝聚合反应，停止搅拌并冷却至室温，得到第一聚合反应液，将第一聚合反应液静置分层后取出上清液，用水清洗下层产物，得到金属离子富集剂中间产物粉末；所述搅拌的速度为1000r/min～3000r/min；步骤四、将步骤三中得到的金属离子富集剂中间产物粉末分散于水中，然后依次加入环己烷和液体石蜡组成的混合油相及司班80，并搅拌均匀，得到第二混合液；所述混合油相中环己烷与液体石蜡的体积比为1:3～1:2，司班80与混合油相的体积比为1:60～1:80；步骤五、向步骤四中得到的第二混合液中加入过硫酸铵并混匀，然后加入用氢氧化钠中和后的丙烯酸以及N-N亚甲基双丙烯酰胺，搅拌并升温至60℃～85℃进行第二次接枝聚合反应，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦军，李林涛，曹梦琪，边瑞娜，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61