一种高效去除废旧棉织物再生浆中金属离子的方法技术

本发明专利技术属于纺织印染加工技术领域，尤其涉及一种高效去除废旧棉织物再生浆中金属离子的方法，首先将壳聚糖进行脱乙酰化处理，然后进行氯乙酸接枝改性，得到改性壳聚糖；然后将无机酸、络合剂(六偏磷酸钠与乙二胺四乙酸的复配物)和去离子水配成去除液；最后将改性壳聚糖、去除液与废旧棉织物溶解浆混合，搅拌一定时间后，离心去除混合物中的溶液，洗涤。本发明专利技术开发出的去除废旧棉织物溶解浆中金属离子的方法，对废旧棉织物溶解浆中的金属离子去除效果显著，利于后续的漂白与纺丝，有效的降低能源消耗并减小的废水处理负担，整个过程简单易行、效果优异，极具推广价值。极具推广价值。极具推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高效去除废旧棉织物再生浆中金属离子的方法


[0001]本专利技术属于纺织印染加工
，尤其涉及一种高效去除废旧棉织物再生浆中金属离子的方法。

技术介绍

[0002]棉纤维是最重要的纺织原料之一，也是产量最高的天然纤维。由于棉纤维具有良好的吸湿透气性、优越的手感和强度等特点，棉纺织品受到人们的喜爱。因此，纯棉及含棉纺织品在废旧纺织品中占了很大比例。近年来，随着人们环保意识的加强，棉织物及绵纱线的回收利用引起了国内外极大地关注。在废旧棉纺织品回收再利用过程中，由于人们在日常生活中会携带一定的金属离子，而且在后续打浆的过程中也会有部分的金属离子附着，从而造成一定的影响。
[0003]重金属污染是人类所面临的严重环境问题之一，废水、废渣、废气等介质中的重金属均可能通过一定的途径进入食物链，对人类的健康产生危害，因此重金属污染治理已引起人们的高度关注。壳聚糖是一种从甲壳类动物的外壳中提取的高分子聚合物
‑‑
甲壳素N
‑
脱乙酰化产物，其分子中含有大量的
‑
NH和
‑
0H基团，可借氢键形成具有网状结构的笼形分子，能对许多金属离子进行螯合，从而有效地吸附溶液中的重金属离子。然而在实际应用中，壳聚糖作为重金属离子吸附剂还存在着分子量小，架桥能力差，适用的 pH 值范围较窄等不足，使其应用受到限制。
[0004]现有技术中，去除金属离子的方法主要是利用酸处理与络合剂处理。目前常见的是采用酸处理与络合处理相结合，酸处理是利用酸溶解附着在浆上的金属离子氢氧化物，继而通过离心去除酸溶性杂质，金属离子通常以氢氧化物形式存在，如铁离子以氢氧化铁存在，加入酸溶液后，铁离子由氢氧化铁变为铁离子，此时通过水洗涤 可除去游离的铁离子，由于铁离子的溶度积常数不稳定，在去除铁离子的过程中，游离的铁离子可能因为pH值上升又变成氢氧化铁附着在纤维上，导致金属离子去除率不高，并且酸的pH值越低，去除金属离子的效果越好，但是pH值越低，对纤维的降解就越严重，导致浆的得率和聚合度降低。络合剂处理是利用络合剂可直接络合金属离子，但金属离子以氢氧化物的形式存在，其溶度积较低，络合剂不容易夺取金属离子形成螯合物进而被洗出，这就会导致络合剂络合金属离子的速率较低，并且金属离子去除率也会较低。
[0005]因此，研究一种在制备废旧棉织物再生浆时，既保护纤维素不被过度降解，同时高效去除金属离子的方法有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术中在制备废旧棉织物再生浆的过程中金属离子去除率低以及纤维素发生降解的问题，本专利技术提供一种高效去除废旧棉织物再生浆中金属离子的方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
一种高效去除废旧棉织物再生浆中金属离子的方法，以改性壳聚糖与六偏磷酸钠为复合助剂辅助废旧棉再生浆中金属离子的去除，主要包括以下步骤：（1）改性壳聚糖的制备：壳聚糖脱乙酰化处理：准确称量购买的壳聚糖粉末为原料，加入到含有50%NaOH的水溶液的三颈瓶中，不断搅拌一定时间后取出三颈瓶，过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，冰冻后于冷冻干燥机中进行干燥，最终得到进一步脱乙酰的壳聚糖粉末；氯乙酸接枝改性：然后将脱乙酰的壳聚糖粉末与氯乙酸在异丙醇和碱的混合溶剂中进行接枝取代反应，反应完成后用稀盐酸中和，透析袋透析除去未反应氯乙酸；冻干机冷冻除去溶剂，得到氯乙酸接枝改性壳聚糖产品，即为所述改性壳聚糖；（2）去除液的制备：将无机酸、络合剂(六偏磷酸钠与乙二胺四乙酸的复配物)和去离子水配成去除液，无机酸与络合剂的质量比为9～18:1；（3）废旧棉织物溶解浆的处理：将步骤（1）所得改性壳聚糖、步骤（2）所得去除液与废旧棉织物溶解浆混合得到混合物，搅拌一定时间；离心去除混合物中的溶液，然后采用去离子水洗涤，洗涤的终止条件为水洗液的pH值达到中性。本专利技术采用离心洗涤的方法分离出金属离子，可以让金属离子大量地脱离废旧棉在生浆，从而达到去除金属离子的目的。
[0008]本专利技术采用六偏磷酸钠与氯乙酸改性壳聚糖为复合助剂辅助废旧棉再生浆中金属离子的去除，在宽pH范围内都具有优良的适应性，有效提高了金属离子去除率，避免了纤维素发生降解。本专利技术的复合助剂在pH值为2~9时仍有较好的络合能力，本专利技术以氯乙酸改性壳聚糖作为主络合剂，六偏磷酸钠作为辅助络合剂。它们的结构中含有氨基、羧基等配位基团，基团中含有配位原子，这些配位原子与铁离子等金属离子形成配位键进而螯合成化合物，经洗涤后金属螯合化合物能随清洗液离开棉纤维，乙二胺四乙酸及氯乙酸改性壳聚糖的络合效果更强，所以作为主络合剂，六偏磷酸钠具有表面活性剂的特性，可以帮助乙二胺四乙酸及氯乙酸改性壳聚糖在处理液中充分分散，促进溶解， 进而提高它们与废旧棉织物溶解浆中金属离子接触的机率，使得游离出来的金属离子和均匀分散的络合剂之间可以充分接触，从而实现对废旧棉织物溶解浆中金属离子的高效去除。
[0009]作为优选，步骤（1）中，所述脱乙酰的壳聚糖与氯乙酸的质量比为1:0.2
‑
5；所述混合溶剂中异丙醇和碱的质量比为5:1；用稀盐酸中和至pH值为6
‑
8。
[0010]作为优选，六偏磷酸钠与乙二胺四乙酸、氯乙酸改性壳聚糖的摩尔比为1：1~2：0.5~1，因为乙二胺四乙酸、氯乙酸改性壳聚糖为主络合剂，因此乙二胺四乙酸的添加量比六偏磷酸钠的添加量多，六偏磷酸钠能起到分散氯乙酸改性壳聚糖的作用，因此添加量不能太少，否则会影响分散的效果。
[0011]作为优选，去除液中酸与络合剂的质量比为9～18:1，所述去除液pH值为2～9，酸为无机酸(如稀盐酸等)；其中酸的添加量会对再生浆中金属离子的去除产生一定的影响，加入适当用量的酸，会增加金属氢氧化物沉淀的溶解从而提高金属离子去除率，当酸加入过少，所得的浆粕相对较多，但是金属氢氧化物沉淀的溶解效果不足，络合剂很难充分络合金属离子，会降低金属离子的去除率。
[0012]作为优选，步骤（3）中，废旧棉再生浆的浆浓为5wt%，废旧棉织物的棉纤维含量大于70wt％。所述废旧棉织物再生浆的固含量为20％
‑
40％；改性壳聚糖的加入量为 0.5%
‑
1%；去除液的加入量为 1%
‑
2%。
[0013]作为优选，一定温度为30～90℃ 每间隔10～15min搅拌一次，一段时间为70min。
[0014]作为优选，洗涤采用去离子水，洗涤3～5次，洗涤的终止条件为水洗液的pH值达到7.0左右。洗涤将再生浆洗至中性，说明在该范围内再生浆已经被洗净。
[0015]测试得到处理后的废旧棉织物溶解浆中Hg
2+
、Ni
2+
、Pb
2+
的去除率为75～85％，Fe
3+
的去除率为75～90％，Cu
2+
的去除率为60～75％，Mn
2+
的去除率为66～85％，浆粕得率≥ 85％。注：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效去除废旧棉织物再生浆中金属离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）改性壳聚糖的制备：首先对壳聚糖进行脱乙酰化处理，得到脱乙酰的壳聚糖，然后对脱乙酰的壳聚糖进行接枝改性，得到氯乙酸接枝改性壳聚糖，即为所述改性壳聚糖；（2）去除液的制备：将酸、络合剂、去离子水配成去除液；（3）废旧棉织物再生浆的处理：将步骤（1）所得改性壳聚糖、步骤（2）所得去除液与废旧棉织物再生浆混合得到混合物，搅拌一定时间，然后离心去除混合物中的溶液，洗涤。2.根据权利要求1所述的高效去除废旧棉织物再生浆中金属离子的方法，其特征在于，步骤（1）中，改性壳聚糖的具体制备方法包括：壳聚糖脱乙酰化处理：称量壳聚糖粉末为原料，加入到含有50%NaOH的水溶液的反应容器中，搅拌反应一定时间后取出，过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，冰冻后于冷冻干燥机中进行干燥，得到脱乙酰的壳聚糖粉末；氯乙酸接枝改性：将脱乙酰的壳聚糖粉末与氯乙酸在异丙醇和碱的混合溶剂中进行接枝取代反应，反应完成后用稀盐酸中和，透析袋透析除去未反应氯乙酸；冻干机冷冻除去溶剂，得到氯乙酸接枝改性壳聚糖产品，即为所述改性壳聚糖。3.根据权利要求2所述的高效去除废旧棉织物再生浆中金属离子的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述脱乙酰的壳聚糖与氯乙酸的质量比为1:0.2
‑
5；所述混合溶剂中异丙醇和碱的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克印，罗金兰，纵培培，陈若愚，孔凡功，曹知朋，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：