本发明专利技术公开了一种含亚磺酸基的还原性球形纤维素吸附剂及其制备方法，采用离子液体溶解纤维素，然后通过接枝共聚反应，并引入还原性基团，制备出粒径为4.5~5.2mm、比表面积为180~780m2/g的还原性球形纤维素吸附剂。本发明专利技术的制备工艺简单，无毒化。产品具有较好的还原吸附性抗生物降解能力，且纤维素材料来源广泛，价格低廉，因此能够在重金属离子的吸附和饮用水氯消毒副产物的去除方面产生较好的经济效益和环境效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能高分子材料领域，特别涉及。
技术介绍
纤维素是地球上最丰富的、可以恢复的天然资源，具有价廉、可降解并对环境不产生污染等特点，因此世界各国都十分重视对纤维素的研究与开发。在21世纪的今天，世界各国对环境污染问题日益关注和重视，人们更加重视纤维素这一地球上含量最丰富的天然高分子材料的可生物降解性和环境协调性，加紧对其功能性的研究和开发是十分必要的。 纤维素是由许多β-1，4-糖苷键组成的直链多糖，可以经过一系列的化学改性，制取不同用途的功能高分子材料。目前，改性纤维素类吸附剂一般以粉状、细微粒状、纤维状为主，孔结构不好，水力学性能差，难在实际的废水处理中大规模使用。而球形纤维素附剂不仅具有疏松和亲水性网络结构的基体，并有表面积大、通透性能和水力学性能好等优点，很适合于床式吸附处理 (固定床、移动床和流动床)的需要。球形纤维素已被广泛应用于生物医学、生物化工、环境保护等各方面，如染料等化学物质的吸附，溶液中离子检测，以及在废水处理中吸附剂回收金属离子，有机物质等。因此，球形纤维素吸附剂已成为了纤维素类吸附剂研究的一个焦点ο纤维素具有很强的分子间氢键和较高的结晶度，难溶于普通溶剂。离子液体 (ionic liquids)是一种由有机阳离子和无机阴离子相互结合而成的，在室温或低温下呈液态的盐类化合物。自从2002年Rogers等发现1 一丁基一 3 —甲基咪唑氯盐( Cl) 离子液体可以溶解纤维素以来，离子液体开始广泛应用在纤维素材料加工中，可作为纤维素的直接溶剂，并可通过水、乙醇、丙酮等溶剂将溶解的纤维素析出。Swatloski等发现，离子液体在常温条件下只能将纤维素润湿，而无法将其溶解。但当温度升高至10(Γ110 ，纤维素能够溶解在某些含Cl—、Br—、SCN-等阴离子的离子液体中，得到一系列不同浓度的纤维素溶液。林春香等发现，在室温离子液体Cl中可直接进行纤维素的均相接枝共聚， 得到纤维素与丙烯酸的聚合物。mi在室温离子液体Cl中率先探讨了纤维素的均相乙酰化改性，发现无需添加任何催化剂纤维素就可发生乙酰化反应，并得到各种取代度的乙酰化产物。与传统的纤维素溶剂相比，室温离子液体具有低挥发性、可回收利用、热性质稳定的优点，避免了有机溶剂所造成的污染，并且离子液体是纤维素非衍生化溶剂，纤维素无须活化就可与其直接混合溶解，不仅提高了反应速率，而且可以控制衍生物的取代度 (DS)以及功能基团的分布，对于生产均一的高取代度纤维素衍生物具有重要意义。还原吸附是利用吸附剂中的还原性基团，对氧化性物质进行还原并吸附。亚磺酸基是一种强还原性基团，具有较好的还原性，对部分具有氧化性的重金属离子，如Cr6+， As5+，Pt2+及三氯乙酸，氯仿，四氯乙烯等氧化性物质，有较好的去除作用。Nakagawa等用二氧化硫脲还原硝基苯，得到几乎定量的苯胺。同时，二氧化硫脲还可将醛、酮等羰基化合物还原为相应的醇，将硫化物还原为硫醇或硫醚。本专利技术以廉价的纤维素为原料，以离子液体为溶剂，通过接枝共聚反应，并引入还原性基团，制备出含有酰胺基和亚磺酸基的还原性球形纤维素吸附剂，可在重金属离子的吸附和饮用水氯消毒副产物的去除等方面有实际应用价值，目前尚未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。采用离子液体为纤维素的直接溶剂，通过接枝共聚引入酰胺基后使其固化成球，再引入还原性基团，使制得的球形纤维素吸附剂同时具有酰胺基的吸附性和亚磺酸基的还原性， 对重金属离子及饮用水氯消毒副产物具有良好的还原吸附性。本专利技术制备工艺简单，无毒化，生产成本低，且纤维素为丰富的天然可再生资源，因此可在重金属离子的吸附和饮用水氯消毒副产物的去除等方面具有实际应用价值。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种含亚磺酸基的还原性球形纤维素吸附剂，采用离子液体溶解纤维素，然后通过接枝共聚反应，并引入还原性基团，制备出还原性球形纤维素吸附剂。制备方法包括以下步骤(1)纤维素在离子液体中的接枝共聚将纸浆纤维或棉纤维溶解于9(T120°C的离子液体中，形成质量分数为19Γ7. 5%的纤维素-离子液体溶液；将上述溶液降温至4(T70°C，加入引发剂，反应1(T30 min，再加入丙烯酰胺类化合物，接枝共聚反应广3 h ；然后用喷枪将反应液喷入蒸馏水中，常温下150 r/min的速度搅拌，使其固化成球；取出过滤，经水洗，乙醇洗，丙酮洗，制成球形纤维素共聚物CMA ；原料及其质量份数是纸浆纤维或棉纤维1. 3 份 6. 0份；离子液体:75. 0份 95. 5份；引发剂0. 06份 1. 0份；丙烯酰胺类化合物3. 2 份 18. 0份；(2)还原性基团的引入在配有搅拌，内设恒温系统的反应器中，加入亚磺酸基化合物、醛、酸催化剂和蒸馏水，在2(T50°C条件下反应广3 h，加入步骤(1)的球形纤维素共聚物CMA，在4(T70°C条件下反应广4 h，降至常温，取出，水洗并晾干，即得含亚磺酸基的还原性球形纤维素吸附剂；原料及其质量百分数是步骤(1)的球形纤维素共聚物CMA 0. 6份 6. 5份；亚磺酸基化合物3. 0份 19. 5份；醛3. 0份 23. 0份；酸催化剂0. 4份 6. 0份； 蒸馏水45.0份、3.0份。所述的纸浆纤维是竹子、蔗渣、稻草、麦草、皇竹草、芨芨草、曲柳、柞木、杨木、芦苇、桉木、桦木或马尾松的碱法或硫酸盐法制浆并经过化学或生物漂白后的纸浆；所述的棉纤维是棉短绒或脱脂棉。所述的离子液体为氯化1-丁基3-甲基咪唑(C1)、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(C1)、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物( Cl)、氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐( Cl)、氯化N-丁基吡啶(BPC)、苄基二甲基十四烷基氯化铵(BDTAC)中的一种。所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾/亚硫酸钠、乙酰丙酮钴、过磷酸钠、H202/Fe2+中的一种或几种。所述的丙烯酰胺类化合物为丙烯酰胺、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺中的一种。所述的亚磺酸基化合物为二氧化硫脲、对甲苯亚磺酸钠、连二亚硫酸钠、苯亚磺酸钠、甲醛次硫酸氢钠中的一种。所述的醛为甲醛、甲基壬基乙醛、戊二醛、乙醛、辛醛、乙二醛、己醛中的一种。所述的酸催化剂为硫酸、盐酸、硝酸、乙酸、磷酸、乙二酸、丙烯酸中的一种或几种。按本专利技术方法制得的还原性球形纤维素吸附剂，含特征基团亚磺酸基，其粒径分布范围为4. 5 5. 2 mm、比表面积为180 780 m2/g、含水率为70% 98%，且具较好的还原吸附性，抗酸碱能力和抗生物降解能力。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和积极效果(1)采用来源广泛，价格低廉，且含量丰富的天然高分子材料——纤维素为原料，具有较好的经济效益和社会效益。(2)采用离子液体为纤维素的直接溶剂，通过接枝共聚引入酰胺基后使其固化成球，再引入还原性基团，制备出还原性球形纤维素吸附剂。产品具有良好的还原吸附性，抗酸碱能力和抗生物降解能力，目前尚未见相关报道。(3)制备出的还原性球形纤维素吸附剂同时含有酰胺基和亚磺酸基两种基团，兼具还原能力和吸附能力，在重金属离子的吸附和饮用水氯消毒副产物的去除等方面具有较高的实际应用价值。(4)本专利技术的生产工艺简单，生产原料易得，反应温和，所需设备为常规设备，便于进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明华，田晨，李莎，吕源财，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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