本发明专利技术公开了一种用于吸附重金属离子、有机污染物的改性纤维素材料及制备方法。以纤维素为原料，经碱活化得碱化纤维素；再以硝酸铈铵和偶氮二异丁腈作复合引发剂，将单体2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯接枝至碱化纤维素上；采用羟胺溶液对其胺肟化改性，制备得到一种既含偕胺肟基团又包含羟胺肟基团的改性纤维素材料。本发明专利技术原料价廉易得，制备工艺简单、操作易控，便于批量生产；该材料可用于吸附废水中重金属离子、有机污染物。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。以纤维素为原料，经碱活化得碱化纤维素；再以硝酸铈铵和偶氮二异丁腈作复合引发剂，将单体2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯接枝至碱化纤维素上；采用羟胺溶液对其胺肟化改性，制备得到一种既含偕胺肟基团又包含羟胺肟基团的改性纤维素材料。本专利技术原料价廉易得，制备工艺简单、操作易控，便于批量生产；该材料可用于吸附废水中重金属离子、有机污染物。【专利说明】
本专利技术涉及一种，具体涉及一种偕胺肟-羟胺肟改性的纤维素材料及制备方法，属于功能高分子材料
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技术介绍
近年来，环境和资源问题日趋紧张，一方面以重金属离子和有机污染物为代表的水污染愈发严峻；而另一方面以煤和石油为代表的不可再生资源储备有限，且其开发和利用对生态环境造成恶劣影响，为解决上述问题，秉承“绿色化学”和“生态和谐”理念，科研工作者们将目光投向了天然高分子资源。纤维素作为一种纤维状、多毛细管的立体规整性生物质资源，具备价廉易得、可生物降解、环境友好等特性，此外，多孔和大比表面积的结构特征使得纤维素亦可作为多种功能材料的载体。纤维素分子式(C6HltlO5)n,是由很多D-吡喃葡萄糖彼此以β -1, 4糖苷键连接而成的线型大分子多糖，每个葡萄糖单元含有3个极性羟基，丰富的羟基基团使其在分子链间和分子内部形成大量氢键结构，加之天然纤维素的聚集态结构和较高结晶度的特点，极大地影响了反应活性，致使其吸附能力受到限制，因此，为充分挖掘纤维素的吸附性能，可通过一系列与羟基有关的化学反应对其结构改性。 胺肟基团因具有特殊的结构，其链节中的孤对电子对可与金属离子产生配位螯合作用形成稳定的螯合环。胺肟基团包括偕胺肟基团和羟胺肟基团两种，偕胺肟基团(R-C (NH2) =N-OH)的链节中含有胺基和肟基双齿配位基团，都有孤对电子对，均可与金属离子产生配位螯合作用，Rima Saliba等以偕胺肟纤维素为考察对象，探究其对不同金属离子和染料的吸附效果以及吸附机理(参见文献:Cellulose, 2002, 9(2): 183-191);羟胺肟(氧肟酸)基团有两种结构:烯醇式(R-C(OH)=N-OH)和酮式((R-C (O)NH-OH)，烯醇式不稳定，故常以酮式存在，羟胺肟也是一种典型的螯合剂，在絮凝分离领域日渐被重视。目前，国内外对羟胺肟的报道相对较少，Md Jelas Haron等以棕榈纤维为基材，H202/Fe2+作引发剂，将单体丙烯酸甲酯接枝至棕榈纤维骨架上，随后采用盐酸羟胺将其胺肟化，得到羟胺肟基棕榈纤维，并考察其对水溶液中Cu2+的去除能力(参见文献j1resources，2009, 4(4):1305-1318)。偕胺肟和羟胺肟基团都具有富集分离贵金属和稀有金属、废水净化和痕量金属元素的测试分析等功能，若再以纤维素做载体，那么该材料将结合胺肟基团高选择性和纤维素载体具有的多孔、大比表面积和高机械强度等优势，但至今，关于偕胺肟基团和羟胺肟基团同时存在于纤维素的技术方案未见报道，如何将偕胺肟和羟胺肟基团同时嫁接至天然高分子纤维素上，成为研究和开发功能纤维素高分子材料迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种既含有偕胺肟基团又包含羟胺肟基团，具有协同增强效果，。 为实现上述专利技术目的，本专利技术所提供的技术方案为提供一种用于吸附重金属离子、有机污染物的改性纤维素材料的制备方法，包括如下步骤:1、纤维素碱化:将纤维素按浴比1:10?1:100置于浓度为0.5?5wt%的NaOH溶液中，在温度为80?100°C的条件下煮练30?150min，取出滤水后，按浴比1:20?1:50置于浓度为10?30wt%的NaOH溶液中，在温度为20?30°C的条件下，搅拌或震荡处理60?180min，再经过滤、去离子水洗涤、烘干，得到碱化纤维素；2、接枝共聚:将步骤I得到的碱化纤维素按浴比1:20?1:50置于溶剂体系中，在温度为50?60°C、氮气保护条件下,冷凝回流10?45min ;加入单体2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯,磁力搅拌10?45min后，加入复合引发剂继续搅拌反应I?8h，过滤后产物经醇洗、去离子水洗涤、烘干，得到接枝共聚纤维素；所述复合引发剂为硝酸铈铵和偶氮二异丁腈；3、胺肟化:将羟胺盐和碱性试剂按摩尔比1:2?2:1溶于甲醇溶液中，配制浓度为lmol/L的羟胺溶液，按浴比1:15?1:50将步骤2得到的接枝共聚纤维素加入到羟胺溶液中，在温度为65?75°C、磁力搅拌条件下反应I?6h，产物依次经甲醇、去离子水洗涤，烘干，制得改性纤维素材料。 本专利技术技术方案中，所述的纤维素为天然纤维素及其制品、再生纤维素及其制品、富含纤维素农副产品、微晶纤维素中的一种。所述天然纤维素及其制品为棉纤维、麻纤维或竹原纤维；再生纤维素及其制品为粘胶纤维或竹浆纤维；富含纤维素农副产品为秸杆或木材。 步骤2中所述的溶剂体系为丙酮、甲醇、乙醇或异丙醇中的一种；所述的2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯与碱化纤维素的质量比为1:2?2:1 ;所述的硝酸铈铵为碱化纤维素质量的0.2%?3% ;偶氮二异丁腈为2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯质量的0.2%?3% ；所述的醇洗用醇为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种。 步骤3中所述的羟胺盐为盐酸羟胺或硫酸羟胺；所述的碱性试剂为氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠中的一种，或多种。 本专利技术技术方案还包括按上述制备方法得到的一种用于吸附重金属离子、有机污染物的改性纤维素材料。 本专利技术的原理是:以纤维素为起始原料，经碱活化得碱化纤维素；以碱化纤维素为基材，2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯为单体，硝酸铈铵和偶氮二异丁腈作复合引发剂，将单体接枝至碱化纤维素上；采用羟胺溶液对上述纤维素胺肟化改性，制得一种既含有偕胺肟基团又包含羟胺肟基团的改性纤维素材料，两种基团协同作用，吸附能力进一步增强，纤维素的功能和潜力将得以更深层次的利用和挖掘。 本专利技术利用天然高分子纤维素为基材制备改性纤维素材料，一方面，提供了一种新型的可用于去除重金属离子、有机污染物的材料；另一方面，突破了现有技术和实践，开发了一种新的改性纤维素材料的制备方法，为纤维素衍生物家族增添了新的成员。该改性纤维素材料既具备纤维素多孔、大比表面积、高机械强度等特点，同时偕胺肟和羟胺肟基团的引入使得纤维素活性更高，更易与目标物质相结合。 与现有技术相比，本专利技术显著的优点在于:1、本专利技术所用的原料纤维素为天然高分子材料，廉价易得、安全环保、可生物降解。 2、本专利技术制备工艺简单、操作易控，便于批量生产。 3、制得的改性纤维素材料表面结构粗糙、机械强度高、吸附能力强，能够用于对含重金属离子、有机污染物的废水进行处理。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术提供的改性棉纤维材料的制备流程图；图2为本专利技术实施例1提供的改性前后棉纤维的红外光谱对比图；图3为本专利技术实施例1所用原棉纤维的扫描电镜图；图4为本专利技术实施例1制备的改性棉纤维材料的扫描电镜图；图5为本专利技术实施例1制备的改性棉纤维材料对Cu2+、Fe3+、亚甲基蓝和刚果红的饱和吸附量直方图。 【具体实施方式】 为了阐明本专利技术的技术方案和专利技术目的，下面结合附图和具体实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于吸附重金属离子、有机污染物的改性纤维素材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）纤维素碱化：将纤维素按浴比1:10～1:100置于浓度为0.5～5wt%的NaOH溶液中，在温度为80～100℃的条件下煮练30～150min，取出滤水后，按浴比1:20～1:50置于浓度为10～30wt%的NaOH溶液中，在温度为20～30℃的条件下，搅拌或震荡处理60～180min，再经过滤、去离子水洗涤、烘干，得到碱化纤维素；（2）接枝共聚：将步骤（1）得到的碱化纤维素按浴比1:20～1:50置于溶剂体系中，在温度为50～60℃、氮气保护条件下，冷凝回流10～45min；加入单体2‑氰基‑3‑乙氧基丙烯酸乙酯，磁力搅拌10～45min后，加入复合引发剂继续搅拌反应1～8h，过滤后产物经醇洗、去离子水洗涤、烘干，得到接枝共聚纤维素；所述复合引发剂为硝酸铈铵和偶氮二异丁腈；（3）胺肟化：将羟胺盐和碱性试剂按摩尔比1:2～2:1溶于甲醇溶液中，配制浓度为1mol/L的羟胺溶液，按浴比1:15～1:50将步骤（2）得到的接枝共聚纤维素加入到羟胺溶液中，在温度为65～75℃、磁力搅拌条件下反应1～6h，产物依次经甲醇、去离子水洗涤，烘干，制得改性纤维素材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：焦晨璐，陈宇岳，熊佳庆，陶金，林红，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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