一种2-氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种2

【技术实现步骤摘要】
cellulose beads:Synthesis,characterization,and application for heavy metal ions adsorption.Journal of Chromatography A.2021,1645,462098)。接枝改性法和复合法分别受羟肟化效率和复合过程羟肟酸添加比例的影响，限制了吸附材料的功能基含量。
[0005]因此，为了进一步提升对络合态重金属废水的吸附性能，亟需开发一种具备多官能团、高去除能力的吸附剂，既能提高对金属离子的吸附容量又具备良好的再生性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂及其制备方法与应用，其目的是为了解决
技术介绍
存在的上述问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术的实施例提供了一种2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂及其制备方法与应用，2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂含有二羟肟酸和羧酸两种功能基，其制备方法简单、反应条件温和；采用2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂处理铜、镍电镀废水的方法，电镀废水中的铜、镍与柠檬酸、酒石酸以络合物形式存在，2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂对络合铜、镍兼具破络和吸附作用，其具有吸附容量大、对金属离子的吸附选择性高以及吸附动力学速度快等特点。
[0008]本专利技术实施例提供了一种2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂，具有式I所示的化学结构，
[0009][0010]其含有二羟肟酸基和羧基两种功能基，其中二羟肟酸基占两种功能基物质的量之和的50％～80％，其余功能基为羧基。
[0011]基于一个专利技术总的构思，本专利技术实施例还提供了上述2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)以L
‑
谷氨酸二甲酯盐酸盐、羟胺盐和碱为原料，进行羟肟化反应，调节溶液至酸性，固液分离，得到具有式II结构的2
‑
氨基戊二羟肟酸，
[0013][0014](2)聚丙烯酸树脂在偶联剂存在的条件下进行活化，生成一种活泼的酰化中间体，能够快速的和氨基反应得到所需的酰氨键；
[0015](3)加入式II结构的2
‑
氨基戊二羟肟酸与酰化中间体进行酰胺化反应，得到具有式I结构的2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂。
[0016]优选地，所述的羟胺盐为盐酸羟胺、碳酸羟胺或硫酸羟胺的一种或几种。
[0017]优选地，所述的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾或磷酸二氢钠中的任意一种。
[0018]优选地，所述的偶联剂包括O
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苯并三氮唑
‑
四甲基脲六氟磷酸盐(HBTU)、N,N'
‑
羰基二咪唑(CDI)、N,N'
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二环己基碳二亚胺(DCC)、N,N'
‑
二异丙基碳二亚胺(DIC)、1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)中的一种或几种，能够对羧基进行活化，其中间体可以高效地与氨基进行酰胺化反应；同时还可以对部分质子化的2
‑
氨基戊二羟肟酸进行去质子化(氨基的pKa计算值为7.12)。
[0019]优选地，所述L
‑
谷氨酸二甲酯盐酸盐、羟胺盐、碱的物质的量之比为1.0:2.2～3.0:3.0～6.0。
[0020]优选地，所述聚丙烯酸树脂中的羧基、2
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氨基戊二羟肟酸、偶联剂的物质的量比为1.0:1.2～2.0:0.5～1.5。
[0021]优选地，所述步骤(1)中，羟肟化反应温度为20～60℃，反应时间为4～12h。
[0022]优选地，所述步骤(1)中，溶液中溶剂用量为0.5～1.0L水/mol L
‑
谷氨酸二甲酯盐酸盐。
[0023]优选地，所述步骤(1)中，调节溶液至酸性所用盐酸的浓度为0.1～1.0mol/L。
[0024]优选地，所述步骤(2)中，聚丙烯酸树脂的交联度为2％～12％。
[0025]优选地，所述步骤(3)中酰胺化反应温度80～120℃，反应时间1～4h。
[0026]优选地，所述酰胺化反应后，过滤后的滤液为2
‑
氨基戊二羟肟酸溶液，滤液继续作为原料使用。
[0027]本专利技术还提供一种上述2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂的应用，应用于络合铜和/或镍电镀废水处理。
[0028]优选地，所述络合铜和/或镍电镀废水处理包括如下步骤：
[0029]S1吸附：采用所述2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂对络合铜和/或镍电镀废水进行吸附，络合铜和/或镍电镀废水的pH为4.0～9.0，Cu
2+
浓度为120～180mg/L，Ni
2+
浓度为3～10mg/L，络合铜和/或镍电镀废水中的络合剂为柠檬酸和/或酒石酸；
[0030]S2解吸：采用浓度为0.5～2.0mol/L盐酸作为洗脱液进行脱附。
[0031]优选地，所述吸附包括静态吸附和动态吸附；所述静态吸附的时间为1.5min～4h，温度为20～45℃；所述动态吸附中络合铜和/或镍电镀废水流速为1.0～5.0mL/min。
[0032]优选地，所述静态脱附中盐酸浓度为0.5～2.0mol/L，洗脱时间为4h；所述脱附包括静态脱附和动态脱附；所述动态脱附中盐酸洗脱液流速为1.0～5.0mL/min。
[0033]优选地，所述的洗脱再生过程，2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂至少能够进行5次以上吸附
‑
脱附再生。
[0034]本专利技术的上述方案有如下的有益效果：
[0035](1)本专利技术首先通过简单方法获得2
‑
氨基戊二羟肟酸，再将2
‑
氨基戊二羟肟酸接
枝在缩合剂活化后的聚丙烯酸树脂上获得高接枝率的2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂；
[0036](2)本专利技术制得的2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂含有二羟肟酸和羧酸两种功能基，具有吸附位点多、螯合能力强、吸附容量大的特点，2
‑
氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂对Cu
2+
、Ni
2+
的最大吸附容量分别可达436.08和195.05mg/g。
[0037](3)本专利技术以2
‑
氨基戊二羟肟酸接枝改性聚丙烯酸螯合树脂，以酰胺化反应代替传统羟肟酸螯合树脂制备过程中的羟肟化反应，反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2
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氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂，其特征在于，具有式I所示的化学结构，其含有二羟肟酸基和羧基两种功能基，其中二羟肟酸基占两种功能基物质的量之和的50％～80％，其余功能基为羧基。2.一种如权利要求1所述的2
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氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将羟胺盐与碱溶于水中，搅拌，再加入L
‑
谷氨酸二甲酯盐酸盐，加热后进行羟肟化反应，调整溶液pH值，过滤，干燥，获得2
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氨基戊二羟肟酸；(2)取聚丙烯酸树脂和偶联剂加入反应容器中，搅拌，进行交联反应，获得中间体；(3)取所述2
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氨基戊二羟肟酸、中间体加入N,N
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二甲基甲酰胺中，搅拌并加热，进行酰胺化反应，过滤、洗涤，获得2
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氨基戊二羟肟酸改性聚丙烯酸螯合树脂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述羟胺盐为盐酸羟胺、碳酸羟胺或硫酸羟胺的一种或几种；所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾或磷酸二氢钠中的任意一种；所述偶联剂包括O
‑
苯并三氮唑
‑
四甲基脲六氟磷酸盐(HBTU)、N,N'
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羰基二咪唑(CDI)、N,N'
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二环己基碳二亚胺(DCC)、N,N'
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二异丙基碳二亚胺(DIC)、1
‑
乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述L
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谷氨酸二甲酯盐酸盐、羟胺盐、碱的物质的量之比为1.0:2.2～3.0:3.0～6.0；所述聚丙烯酸树脂中的羧基、2
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氨基戊二羟肟酸、偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，段广宇，马鑫，曹占芳，杨佳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：