葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法,通过较短时间的氯化和胺化两步反应，将葡糖胺接枝到交联壳聚糖颗粒表面，合成出一种新型葡甲胺功能化交联壳聚糖基硼吸附剂(CCTS‑NMDG)。当pH值为3～8时，CCTS‑NMDG的吸附效率较高，适用范围广；其它离子对CCTS‑NMDG吸附性能影响很小，具有良好的的吸附选择性；在吸附平衡时间约为3h，其最大吸附容量为20.36mg·g

Preparation of functional crosslinked chitosan-based boron chelate adsorbent with meglumine

【技术实现步骤摘要】
葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法
本专利技术涉及吸附材料以及水资源处理的方法，尤其涉及一种葡甲胺功能化壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法。
技术介绍
硼及硼化合物广泛应用于在现代工业生产和日常生活，其用途超过300种，随着硼化工及下游产业进一步发展，近年来国内对硼化合物需求大幅增加，水溶液提硼方法包括萃取法、酸化结晶法、化学沉淀法、分级结晶法、浮选法、吸附法等。其中，吸附法，特别是硼鳌合树脂吸附技术，因其适用硼浓度范围广、选择性好、吸附量大、工艺简单且吸附材料可循环利用，成为最具发展潜力的提硼方法。与金属氧化物、活性炭以及天然硼吸附剂的物理吸附作用不同，硼鳌合树脂对硼酸的络合作用属于化学吸附，其吸附效果比物理作用要强很多,其络合机理是利用树脂上功能单体的顺式邻位或间位双羟基活性基团与硼酸或硼酸根阴离子发生络合作用，从而将硼酸从水相中分离。制备硼鳌合树脂的主要方式是通过化学修饰手段将多羟基功能单体键合到聚合物骨架上，要获得吸附容量大、抗干扰性强、再生性能好的高效硼鳌合树脂，其研究的关键点在于将功能基团接枝到基体材料上，并且基体材料的化学稳定性好，负载量大。硼吸附材料及其制备方法(CN1666813A，2004年)，以有机硅烷为偶联剂嫁接功能吸附基团。一种硼吸附凝胶材料及其制备方法(CN102500345A，2011年)公开了一种有机凝胶型硼吸附功能材料制备方法，由葡萄糖甲胺功能丙烯酸酯单体、共聚单体和交联剂在溶剂中经引发剂引发交联聚合反应后，再经溶剂脱除步骤，最后制得硼吸附凝胶材料。一种硅胶负载多羟基高效除硼鳌合树脂的制备方法(CN102407099A，2011年)，首先将硅烷偶联剂与葡甲胺在惰性有机溶剂中生成葡甲胺改性硅烷偶联剂，再将生成的葡甲胺改性硅烷偶联剂，接枝到二氧化硅硅胶的表面。一种特效硼吸附树脂、合成方法及应用(CN102336856A，2011年)，通过单体聚合，再通过取代反应嫁接上2-氨基-1，3-丙二醇。一种缩聚型颗粒状水杨酸衍生物硼鳌合树脂的制备方法(CN103145936A，2013年)公开了一种缩聚型颗粒状水杨酸衍生物硼鳌合树脂的制备方法，以苯酚为交联剂，以浓盐酸为催化剂，以乙二醇或乙二醇单甲醚为致孔剂，通过反相悬浮缩聚法制备的三元共聚树脂。水杨酸功能化硼鳌合吸附剂的制备和制得的产品及其应用(CN107159165A，2017年)公开了一种水杨酸功能化硼鳌合吸附剂的制备方法，将功能基团、苯酚、甲醛、浓盐酸和致孔剂按配比混合得水相，将所得水相经预缩聚后，转移至油相进行反相悬浮聚合，洗净后得到纯净的水杨酸功能化硼鳌合吸附剂。以上专利中以葡甲胺作为功能基团和交联壳聚糖作为基体，通过环氧氯丙烷作为交联剂，制备硼鳌合树脂的研究尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法。本方法制备工艺简单，反应条件温和，并且能够实现水体中硼酸的高效提取。一种葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法，包括如下步骤：第一步，将粉末状的壳聚糖溶解于体积百分比浓度为5～10％的醋酸溶液中，所述的壳聚糖与醋酸的固液比为1：15～1：25g/mL，溶解均匀后，滴入质量百分比浓度为10～20％的氢氧化钠溶液中形成颗粒，并静置硬化，形成的壳聚糖颗粒用蒸馏水冲洗至中性；第二步，将所述壳聚糖颗粒加入到异丙醇溶液中，并加入环氧氯丙烷作交联剂，调节溶液pH＝10，在60℃下反应3～5h；反应完成后过滤，分别用水和乙醇洗涤三次，以除去未反应的环氧氯丙烷，得到氯化交联壳聚糖颗粒；所述的壳聚糖颗粒与异丙醇溶液的固液比为1：30～1：50g/mL，所述的异丙醇溶液中的异丙醇和水的体积比为1：1～3：1；所述的壳聚糖颗粒与环氧氯丙烷的摩尔比为1:8～1:12；第三步，将氯化交联壳聚糖颗粒加入到由二恶烷和0.8MNaOH溶液组成的混合溶剂中，并加入葡甲胺作功能基团，在60℃下反应3～5h，反应完成后过滤，分别用水和乙醇各洗涤三次，以除去未反应的葡甲胺，得到葡甲胺功能化壳聚糖基硼鳌合树脂吸附剂；氯化交联壳聚糖颗粒与混合溶剂的固液比为1：45～1：65g/mL，二恶烷和0.8M氢氧化钠溶液体积比为1：1～6：1，氯化交联壳聚糖颗粒与葡甲胺的摩尔比为1:8～1:12。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：与目前应用较广的聚苯乙烯衍生物作为基体基团不同，本专利技术采用交联壳聚糖作为硼吸附剂的基体基团，通过缩聚反应得到目标产物，本专利技术反应工艺简单，原料易得，反应条件温和。不同于一般表面接枝的吸附剂，该方法制备得到的吸附剂具有更高的功能基团占比，吸附容量大。本专利技术中的吸附剂能够在较宽的pH范围内保持较好的吸附效果，吸附剂容易再生和循环使用，再生后仍保持高效的分离选择性。所述葡甲胺功能化壳聚糖基的硼鳌合树脂吸附剂是一种具有极高工业化应用前景的提硼材料。附图说明图1为实施中制备得到的葡甲胺功能化壳聚糖基的硼鳌合树脂吸附剂的傅立叶红外光谱(FT-IR)图；图2(a)为实施中制备得到的壳聚糖颗粒的扫描电镜(SEM)图；图2(b)为实施中制备得到的葡甲胺功能化壳聚糖基的硼鳌合树脂吸附剂的扫描电镜(SEM)图；图3为实施中例1制备得到的葡甲胺功能化壳聚糖基的硼鳌合树脂吸附剂在不同pH值时的吸附量；图4为实施中例1制备得到的葡甲胺功能化壳聚糖基的硼鳌合树脂吸附剂在不同硼酸浓度下的吸附量。具体实施方式下面的实施例子将对本专利技术予以进一步的说明，但本专利技术的内容完全不限于此。本专利技术的一种葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法，包括如下步骤：第一步，将粉末状的壳聚糖溶解于体积百分比浓度为5～10％的醋酸溶液中，所述的壳聚糖与醋酸的固液比为1：15～1：25g/mL，溶解均匀后，滴入(滴入过程可以采用蠕动泵推动，通过型号为21～26G的不锈钢针头滴入)质量百分比浓度为10～20％的氢氧化钠溶液中形成颗粒，并静置硬化，形成的壳聚糖颗粒用蒸馏水冲洗至中性。优选醋酸溶液体积浓度为8％，不锈钢针头型号为25G，氢氧化钠质量浓度为15％。第二步，将所述壳聚糖颗粒加入到异丙醇溶液中，并加入环氧氯丙烷作交联剂，调节溶液pH＝10，在60℃下反应3～5h。反应完成后过滤，分别用水和乙醇洗涤三次，以除去未反应的环氧氯丙烷，得到氯化交联壳聚糖颗粒。所述的壳聚糖颗粒与异丙醇溶液的固液比为1：30～1：50g/mL，所述的异丙醇溶液中的异丙醇和水的体积比为1：1～3：1；所述的壳聚糖颗粒与环氧氯丙烷的摩尔比为1:8～1:12。优选壳聚糖颗粒和环氧氯丙烷摩尔比为1：10，异丙醇和水体积比为3：2，反应时间为4h。第三步，将氯化交联壳聚糖颗粒加入到由二恶烷和0.8MNaOH溶液组成的混合溶剂中，并加入葡甲胺作功能基团，在60℃下反应3～5h，反应完成后过滤，分别用水和乙醇各洗涤三次，以除去未反应的葡甲胺，得到葡甲胺功能化壳聚糖基硼鳌合树脂吸附剂。氯化交联壳聚糖颗粒与混合溶剂的固液比为1：45～1：65g/mL，二恶烷和0.8M氢氧化钠溶液体积比为1：1～6：1，氯化交联壳聚糖颗粒与葡甲胺的摩尔比为1:8～1:12。优选氯化交联壳聚糖颗粒和葡甲胺摩尔质量比为1：10，二恶烷和NaOH溶液体积比为5：2，反应时间为4h。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，将粉末状的壳聚糖溶解于体积百分比浓度为5～10％的醋酸溶液中，所述的壳聚糖与醋酸的固液比为1：15～1：25g/mL，溶解均匀后，滴入质量百分比浓度为10～20％的氢氧化钠溶液中形成颗粒，并静置硬化，形成的壳聚糖颗粒用蒸馏水冲洗至中性；第二步，将所述壳聚糖颗粒加入到异丙醇溶液中，并加入环氧氯丙烷作交联剂，调节溶液pH＝10，在60℃下反应3～5h；反应完成后过滤，分别用水和乙醇洗涤三次，以除去未反应的环氧氯丙烷，得到氯化交联壳聚糖颗粒；所述的壳聚糖颗粒与异丙醇溶液的固液比为1：30～1：50g/mL，所述的异丙醇溶液中的异丙醇和水的体积比为1：1～3：1；所述的壳聚糖颗粒与环氧氯丙烷的摩尔比为1:8～1:12；第三步，将氯化交联壳聚糖颗粒加入到由二恶烷和0.8M NaOH溶液组成的混合溶剂中，并加入葡甲胺作功能基团，在60℃下反应3～5h，反应完成后过滤，分别用水和乙醇各洗涤三次，以除去未反应的葡甲胺，得到葡甲胺功能化壳聚糖基硼鳌合树脂吸附剂；氯化交联壳聚糖颗粒与混合溶剂的固液比为1：45～1：65g/mL，二恶烷和0.8M氢氧化钠溶液体积比为1：1～6：1，氯化交联壳聚糖颗粒与葡甲胺的摩尔比为1:8～1:12。...

【技术特征摘要】
1.一种葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，将粉末状的壳聚糖溶解于体积百分比浓度为5～10％的醋酸溶液中，所述的壳聚糖与醋酸的固液比为1：15～1：25g/mL，溶解均匀后，滴入质量百分比浓度为10～20％的氢氧化钠溶液中形成颗粒，并静置硬化，形成的壳聚糖颗粒用蒸馏水冲洗至中性；第二步，将所述壳聚糖颗粒加入到异丙醇溶液中，并加入环氧氯丙烷作交联剂，调节溶液pH＝10，在60℃下反应3～5h；反应完成后过滤，分别用水和乙醇洗涤三次，以除去未反应的环氧氯丙烷，得到氯化交联壳聚糖颗粒；所述的壳聚糖颗粒与异丙醇溶液的固液比为1：30～1：50g/mL，所述的异丙醇溶液中的异丙醇和水的体积比为1：1～3：1；所述的壳聚糖颗粒与环氧氯丙烷的摩尔比为1:8～1:12；第三步，将氯化交联壳聚糖颗粒加入到由二恶烷和0.8MNaOH溶液组成的混合溶剂中，并加入葡甲胺作功能基团...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明言，吴强，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12