一种木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料及其一步法制备方法技术

本发明专利技术提供了一步法制备木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料的方法，包括以下步骤：步骤(1)：选用由聚乙烯亚胺、木质素和乙二醇构成的反应物，将反应物加入反应容器中，加热至70℃溶解后得到棕色澄清溶液；步骤(2)：将三价铁盐和碱加入步骤(1)中得到的棕色澄清溶液中，磁力搅拌溶解后转移至水热反应釜中，在一定温度下反应一定时间，得到黑色悬浊液；步骤(3)：将步骤(2)中得到的黑色悬浊液自然冷却至室温，得黑色产物，将所得黑色产物用去离子水和乙醇依次洗涤至澄清，在60℃下真空干燥12h，得木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料；本发明专利技术还提供了一种上述制备方法所制备的木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料。磁性复合材料。磁性复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料及其一步法制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子环境材料
，尤其涉及一种木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料及其一步法制备方法。

技术介绍

[0002]根据废水中污染物的种类，电镀废水可以分为：综合废水、含氰废水、含重金属废水等阿。电镀废水的主要污染物为重金属离子，包括铜、锌、镍、铬、铅等。由于电镀工艺对pH有要求，会添加一些强酸或强碱，使废水具有比较强的酸性/碱性。电镀工艺中还会添加一些氰化物作为络合剂，使得电镀废水的种类更为复杂，处理起来也更加困难。另外，电镀废水中大量的重金属离子和氰化物具有危害大、难处理等特点。针对水污染问题的处理方法很多，包括吸附法、化学沉淀法、离子交换法、膜过滤法等。其中，吸附法以其二次污染小、处理效率高、吸附剂可再生等优点被广泛使用。
[0003]聚乙稀亚胺是一种水溶性的高分子聚合物，属于阳离子聚电解质。其分子链中众多的伯、仲、叔氨基官能团可以以静电作用、离子交换、螯合、配位等方式特异性结合多种污染物，在含重金属和染料废水处理方面有广泛的应用前景。但聚乙稀亚胺也易溶于水，如果直接用于吸附水中的重金属离子，不便于回收使用，限制了其应用范围。
[0004]木质素是亚硫酸盐法制浆工业的重要副产物，具有资源丰富、价格低廉、环境友好等优点，市场发展前景广阔。木质素是一种具有三维网状结构的高分子聚合物，含有大量的羟基、羧基、磺酸根等含氧官能团，具有较强的电负性与亲水性，在水溶液中具有良好的分散吸附性能，因此被用于染料分散剂、螯合剂、表面活性剂、水处理剂等。
[0005]磁性四氧化三铁纳米粒子具有较高的饱和磁化强度，较大的比表面积，表面易进行功能化修饰等优点，在医药、水处理等领域得到广泛应用。磁性四氧化三铁纳米粒子，易于制备，具有顺磁性，可以在磁场的作用下进行固液分离，常用作吸附剂的复合基材。但其易被氧化，且易聚集，所以需要对其进行复合改性，保护其磁性，提高其分散稳定性。
[0006]公开号为201710261211.4中国专利申请中公开了一种提供一种简易的磁性聚乙烯亚胺的工艺方法，能够将聚乙烯亚胺连接在磁性四氧化三铁表面，既能吸附污染物，又能快速分离，而且性质稳定，容易回收。公开号为201310551818.8中国专利申请中公开了一种利用聚乙烯亚胺修饰木质素磺酸钠的重金属离子吸附剂的制备方法。该聚乙烯亚胺修饰木质素磺酸钠采用静电或化学交联的方法把聚乙烯亚胺接到木质素磺酸钠上，制备出了性能稳定的聚乙烯亚胺
‑
木质素磺酸钠重金属离子吸附剂。用该方法合成的吸附材料表面具有丰富的羟基、磺酸基和氨基等活性吸附基团，具有制备工艺简单、成本低廉、稳定性好等诸多优点。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，提供一种木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料及其一步法制备方法，以解决以上的问题。
[0008]本专利技术提供一步法制备木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料的方法，包括以下步骤：
[0009]步骤(1)：选用由聚乙烯亚胺、木质素和乙二醇构成的反应物，将所述反应物加入反应容器中，加热至70℃溶解后得到棕色澄清溶液；
[0010]步骤(2)：将三价铁盐和碱加入所述步骤(1)中得到的棕色澄清溶液中，磁力搅拌溶解后转移至水热反应釜中，在一定温度下反应一定时间，得到黑色悬浊液；
[0011]步骤(3)：将所述步骤(2)中得到的黑色悬浊液自然冷却至室温，得黑色产物，将所得黑色产物用去离子水和乙醇依次洗涤至澄清，在60℃下真空干燥12h，得木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料。
[0012]优选地，所述木质素为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、水溶性木质素中的至少一种。
[0013]优选地，所述步骤(2)中，三价铁盐为FeCl3·
6H2O、Fe(NO3)3·
9H2O或Fe2(SO4)3·
H2O中的至少一种。
[0014]优选地，所述步骤(2)中，碱为三水乙酸钠、三水草酸钠中的一种。
[0015]优选地，所述步骤(1)中聚乙烯亚胺、木质素和步骤(2)中三价铁盐的重量比为0.1
‑
1.5:0.1
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1.5:2.7。
[0016]优选地，所述步骤(2)中三价铁盐和步骤(1)中乙二醇的重量比为1.35
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2.7:3.6
‑
7.2:60。
[0017]优选地，所述步骤(2)中水热反应釜温度200℃
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240℃，反应时间8
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36h。
[0018]本专利技术还提供了一种上述制备方法所制备的木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料。
[0019]优选地，所述木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料的粒径为100
‑
200nm。
[0020]优选地，所述木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料由磁性四氧化三铁、聚乙烯亚胺和木质素组成。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]1.本专利技术的木质素/聚乙烯亚胺的磁性复合材料的制备方法具有以下优点：工艺简单、分离方便，节约能源、易于工业化操作，生产安全性好；
[0023]2.本专利技术制备所得磁性木质素/聚乙烯亚胺复合材料性质稳定，不易流失。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1的电镜图；
[0025]图2为本专利技术实施例2的电镜图；
[0026]图3为本专利技术实施例3的电镜图；
[0027]图4为本专利技术实施例4的电镜图；
[0028]图5为本专利技术实施例5的电镜图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]一步法制备木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料的方法，包括以下步骤：
[0031](1)选用由聚乙烯亚胺、木质素和乙二醇构成的反应物，将反应物加入反应容器中，加热至70℃溶解后得到棕色澄清溶液；聚乙烯亚胺作为电解质，具有较高的电导率，在聚乙烯亚胺中加入一定量的离子，例如氯离子或锂离子，可以增加其导电性能，聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine，简称PEI)分子上含有大量氨基官能团，这些官能团可以接受质子从而形成带正电的离子，氨基官能团的带电性是由其中的氮原子和周围的电子环境决定的，氮原子的电子云中包含一个孤对电子，这个孤对电子可以接受质子，形成带正电的离子，当氨基官能团接受一个质子时，氮原子上的孤对电子和接收到的质子结合，形成一个带正电的氨基离子，因此，含有氨基官能团的分子或化合物通常具有带正电的性质，在聚乙烯亚胺中，由于其分子中含有大量的氨基官能团，因此聚乙烯亚胺分子会带有较多的正电荷，故PEI具有较强的带正电性能；木质素是一种天然高分子有机物，其分子中含有多种带电性官能团本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一步法制备木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：选用由聚乙烯亚胺、木质素和乙二醇构成的反应物，将所述反应物加入反应容器中，加热至70℃溶解后得到棕色澄清溶液；步骤(2)：将三价铁盐和碱加入所述步骤(1)中得到的棕色澄清溶液中，磁力搅拌溶解后转移至水热反应釜中，在一定温度下反应一定时间，得到黑色悬浊液；步骤(3)：将所述步骤(2)中得到的黑色悬浊液自然冷却至室温，得黑色产物，将所得黑色产物用去离子水和乙醇依次洗涤至澄清，在60℃下真空干燥12h，得木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料。2.根据权利要求1所述的一步法制备木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料的方法，其特征在于：所述木质素为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、水溶性木质素中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一步法制备木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，三价铁盐为FeCl3·
6H2O、Fe(NO3)3·
9H2O或Fe2(SO4)3·
H2O中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一步法制备木质素/聚乙烯亚胺磁性复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，碱为三水乙酸钠、三水草酸钠中的一种。5.根据权利要求1所述的一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治刚，李素瑶，李祥，张吉波，刘保雷，于世华，潘宏伟，刘小艳，赵亮亮，
申请(专利权)人：金准智造生物科技吉林有限公司，
类型：发明
国别省市：