一种纤维素壳聚糖复合UiO-66-NH2微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维素壳聚糖复合UiO

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于碱性染料吸附材料领域，尤其涉及一种纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，对印染废水进行预处理通常方法是物理方法，后进行化学处理，以实现综合处理目标。主要的物理预处理方法包括絮凝、酸性中和吸附、膜分离技术等，其中吸附法特别适用于难以化学处理的有色废水，如活性炭吸附，但只能用于处理水溶性染料，悬浮固体和非水溶性染料是不能处理的。
[0003]纤维素和壳聚糖是世界上储量最为丰富的可再生且易降解的天然高分子，且纤维素还带有丰富的羟基和羧基，具有很好的水溶性和亲水性。目前已有利用壳聚糖为絮凝剂进行废水处理的报道，壳聚糖分子结构中含有大量自由的氨基和羟基，从立体结构上看都是平伏键结构，使得对具有一定离子半径的一些离子具有鳌合作用，可以充分利用官能团之间的分子间作用力进行吸附，增大吸附效果。另外壳聚糖还具备易降解，对环境友好，无毒的绿色特性。金属有机骨架材料(MOFs)是由金属离子与有机配合物自组装形成的多孔配位聚合物，它具有孔隙率大、比表面积大、发光等性能，在储存气体和吸附等领域有着诸多应用。常见的MOFs材料主要有UiO族、IRMOF族和ZIF族等等，其中UiO族的MOFs是以Zr
4+
为金属离子中心，Zr
4+
具有亲氧性，因此在各种溶剂中都具有稳定性。较为常见的UiO族的MOFs有UiO
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66、UiO
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67，还有修饰改性过的UiO
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NH2、UiO
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NO2等，经过改性后的MOFs材料不仅不会改变其立体结构，还可以增加其反应位点，从而扩展MOFs材料的应用领域。
[0004]目前有许多针对酸性印染废水的处理方法。然而，属于工业废水的碱性染料的处理方法并不多，如果未经处理直接排放，将腐蚀管道、运河和建筑物，改变水体的pH值，破坏河流的生态环境，破坏水资源。因此，迫切需要制备处理碱性染料的生物吸附剂。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，提供了一种纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球及其制备方法和应用。本专利技术通过选取壳聚糖和纤维素作为原材料，选取UiO
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NH2原位生长在纤维素壳聚糖微球上，并利用原材料纤维素壳聚糖官能团氨基和羧基与染料分子间作用力，和UiO
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NH2固有的孔隙对染料进行吸附。从微观结构上显著增强了该复合微球的吸附性能，并且制备方法简单、材料无毒无污染，具有广泛的应用前景和应用价值。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将壳聚糖和纤维素加入到有机溶液中，搅拌后形成粘稠溶液；
[0009](2)将步骤(1)所述的粘稠溶液加入到氢氧化钠的乙醇水溶液中，形成透明微球；
[0010](3)将步骤(2)所述透明微球洗涤至中性，然后干燥得到纤维素壳聚糖复合微球；
[0011](4)ZrCl4和2
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氨基对苯二甲酸溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，室温搅拌至充分溶解，
得到反应溶液；将反应液和步骤(3)所述纤维素壳聚糖复合微球移至反应釜中，在100～120℃反应12～24h，反应结束后，过滤或离心得到微球，最后干燥，即制备得到纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球。
[0012]优选的，步骤(1)的有机溶液为乙酸溶液。
[0013]优选的，乙酸溶液的溶度为1～3％(v/v)。
[0014]优选的，步骤(1)中，纤维素和壳聚糖的质量比为1:0.5～2。
[0015]优选的，步骤(1)中，搅拌为在25～40℃下搅拌4～12h。
[0016]优选的，步骤(1)中，壳聚糖与有机溶剂的质量体积比为0.01～0.03g/mL。
[0017]优选的，步骤(2)中，氢氧化钠的乙醇水溶液的氢氧化钠浓度为1～3mol/L。
[0018]优选的，步骤(2)中，氢氧化钠的乙醇水溶液，乙醇的质量占总量的40～60wt％。
[0019]优选的，步骤(3)中，洗涤为依次采用水和乙醇充分洗涤。
[0020]优选的，步骤(3)中，干燥的温度为25～40℃，干燥的时间为5～12h。
[0021]优选的，步骤(4)中，ZrCl4和2
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氨基对苯二甲酸加入的摩尔量比值为1:1～2。
[0022]优选的，步骤(4)中，ZrCl4和步骤(1)所述的壳聚糖的质量比为1：5～10。
[0023]优选的，步骤(4)中，干燥的温度为25～60℃，所述干燥的时间为10～24h。
[0024]上述一种纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球的制备方法制备得到的纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球。
[0025]上述纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球作为碱性染料吸附剂的应用。
[0026]优选的，所述应用包括如下步骤：将纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球按照0.9～1.1g：1L的比例加入到碱性染料废水中，搅拌使得纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球在废水中分散均匀，放置10～24h，即完成对碱性染料的吸附。
[0027]优选的，碱性染料的浓度为5～20mg/L。
[0028]优选的，碱性染料为亚甲基蓝和结晶紫中的至少一种。
[0029]本专利技术所述纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球吸附染料的具体作用机理如下：
[0030]纤维素壳聚糖UiO
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NH2材料的物理吸附：物理吸附与比表面积有关，比表面积越大，表面能越大，表面张力越大，吸附性能越好。本专利技术实施例1中所制备纤维素壳聚糖UiO
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NH2复合微球对比于以往吸附材料，其微球形态增大了吸附剂的比表面积，增大了与染料的接触面积，从而提高吸附去除率；同时原位生长在微球表面的UiO
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NH2材料固有的孔隙可以捕获染料分子，提高了染料的吸附率。
[0031]纤维素壳聚糖UiO
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将壳聚糖和纤维素加入到有机溶液中，搅拌后形成粘稠溶液；(2)将步骤(1)所述粘稠溶液加入到氢氧化钠的乙醇水溶液中，形成透明微球；(3)将步骤(2)所述透明微球洗涤至中性，然后干燥得到纤维素壳聚糖复合微球；(4)ZrCl4和2
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氨基对苯二甲酸溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，室温搅拌至充分溶解，得到反应溶液；将反应液和步骤(3)所述纤维素壳聚糖复合微球移至反应釜中，在100～120℃反应12～24h，反应结束后，过滤或离心得到微球，最后干燥，即制备得到纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球。2.根据权利要求1所述一种纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述有机溶液为乙酸溶液；步骤(1)所述纤维素和壳聚糖的质量比为1:0.5～2。3.根据权利要求2所述一种纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述壳聚糖与有机溶剂的质量体积比为0.01～0.03g/mL；所述乙酸溶液的溶度为1～3％(v/v)。4.根据权利要求1～3任一项所述一种纤维素壳聚糖复合UiO
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NH2微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氢氧化钠的乙醇水溶液的氢氧化钠浓度为1～3mol/L；步骤(2)所述氢氧化钠的乙醇水溶液，乙醇的质量占总量的40～60wt％。5.根据权利要求4所述一种纤维素...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡芳昌，陈舒晗，马宁，占雪晴，倪旺，黎盛华，徐佳敏，朱畅畅，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：