羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜及脱除金属杂质的方法技术

本发明专利技术提供了一种羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜及脱除矿物油中金属杂质的方法。羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜由以下方法制得:将羟丙基壳聚糖溶于水，加入增塑剂得到羟丙基壳聚糖溶液；将植酸粉末溶于水中得到植酸水溶液；将植酸水溶液滴加到羟丙基壳聚糖溶液中，得到羟丙基壳聚糖植酸混合液；冷冻然后冷冻干燥,得到多孔复合膜；置于恒温恒湿箱中得到羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜。脱除矿物油中金属杂质的方法，包括：将羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜与矿物油混合，反应后过滤。本申请提供的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜具有较大的比表面积，优异的结构完整性，良好的接触吸附性，能够有效去除金属杂质，操作简单便捷，适合于大规模工业应用。

【技术实现步骤摘要】
羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜及脱除金属杂质的方法
本专利技术涉及改性壳聚糖复合膜领域，具体而言，涉及一种羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜及脱除金属杂质的方法。
技术介绍
近年来，我国电力事业取得巨大发展。然而，对于国内外而言，由于变压器油中含有杂质金属，导致电力事故并造成重大的经济损失的事件，仍然没有办法避免。如何有效去除变压器油中金属杂质，提高脱除效率、简化后处理程序、减少二次污染等问题，亟待人们解决。吸附处理是去除金属杂质的有效手段，是变压器油处理方向上具有发展前景的新兴技术。羟丙基壳聚糖是由甲壳素在脱乙酰基后形成的一种衍生物，是自然界中唯一大量存在的碱性多糖。由于其具有无毒、可生物降解、极强的絮凝作用、沉淀性好等优点，使其成为一种理想的环保吸附剂，能克服传统吸附剂难以无害化处理、易造成二次污染等缺点。壳聚糖的吸附机理主要有鳌合、电中和、吸附架桥三种，对于不同的胶体粒子和悬浮颗粒，以及不同的体系，壳聚糖的吸附作用并不是单一的，而是以一种机理为主，其他机理共同作用的结果。植酸又称肌酸，主要存在于植物的种子、根干和茎中。植酸是一种强酸，具有很强的螯合能力，广泛应用于化工、石油、冶金、日用化学等领域。目前尚未发现有关羟丙基壳聚糖与植酸复合物在降低变压器油金属杂质中的应用。因此，本专利技术将羟丙基壳聚糖与植酸结合制备出多孔复合膜，并通过利用羟丙基壳聚糖的吸附能力和植酸的强螯合能力来去除矿物油尤其是变压器油中的金属杂质。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜，所述的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜具有较大的比表面积，优异的结构完整性，良好的接触吸附性，能够有效去除矿物油中的金属杂质等优点。本专利技术的第二目的在于提供一种脱除金属杂质的方法，该方法工艺简单、操作简单便捷，适合于大规模工业应用。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜，由以下方法制得:S1.将羟丙基壳聚糖溶于去离子水后，加入增塑剂搅拌均匀，得到羟丙基壳聚糖溶液；S2.将植酸粉末溶于去离子水中，得到植酸水溶液；S3.在搅拌状态下，将所述植酸水溶液缓慢滴加到所述羟丙基壳聚糖溶液中，得到羟丙基壳聚糖植酸混合液；S4.将所述羟丙基壳聚糖植酸混合液冷冻，然后冷冻干燥,得到多孔复合膜；S5.将所述多孔复合膜置于恒温恒湿箱中12-24h，得到所述羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜。现有技术往往采用冷冻干燥法制备复合膜，这种方案得到的复合膜虽然具有比表面积大等优点，但是由于其含水量极低，导致复合膜易碎、易破损。而采用冷冻干燥加恒温恒湿处理方法制备的复合膜，不仅可以保留冷冻干燥法制备的复合膜的多孔洞、比表面积大等优点，而且适量的水分有利于保证复合膜结构的完整性、使其不易破碎，同时还避免了直接采用冷冻干燥处理的复合膜易在矿物油中碎片化、漂浮在油品表面等问题，提升吸附效果，此外适量的水分还有利于复合膜对非极性金属杂质的吸附效果。优选地，所述恒温恒湿箱的温度为20-40℃，相对湿度为75-90％。合适的温度和湿度，可以使得羟丙基壳聚糖植酸复合膜具有更加的合适的水含量，最大程度的保证其结构的完整性。优选地，所述羟丙基壳聚糖的制备方法为：将壳聚糖和异丙醇加入氢氧化钠水溶液中，进行第一反应得到混合溶液，然后将环氧丙烷滴加入所述混合溶液进行第二反应得到反应液；所述反应液冷却后调节pH值至6.5-7.5，然后分散于丙酮或水中搅拌后抽滤，再经过无水乙醇洗涤、真空干燥得到羟丙基壳聚糖。该方法可以获得更加合适的羟丙基壳聚糖，使得最终制备得到的复合膜具有优异的结构稳定性和较大的比表面积。更加优选地，所述第一反应的条件为：在25-35℃下搅拌反应0.5-1.5h；所述第二反应的条件为：在55-65℃下搅拌反应4-6h。进一步优选地，所述壳聚糖的粘度为0.25-0.65Pa·s；所述羟丙基壳聚糖溶液的浓度为1-2.5g/100ml。选用该黏度范围的壳聚糖作为原料，可以使形成的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜具有稳定的结构，否则会导致最终形成的多孔复合膜机械强度不够。更为优选地，所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为10-20％；所述壳聚糖、所述异丙醇和所述环氧丙烷的质量比为1-2：10-25：10-20；所述植酸水溶液的浓度为0.05-0.3g/ml；所述植酸粉末与所述羟丙基壳聚糖的质量比为0.3-1:1。控制物料用量是为了保证反应效果，保证膜结构和多孔分布，从而保证吸附效果。可选地，所述增塑剂与所述羟丙基壳聚糖的质量比为0.2-0.3:1；所述增塑剂为甘油、丙二醇、丁二醇中的一种或多种。选择上述物质作为增塑剂是因为，它们不仅增塑效果好，而且价格便宜、无毒无害。本申请还提供一种脱除金属杂质的方法，所述方法包括以下步骤：将所述的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜与待处理的矿物油混合，于40-80℃下反应2-8h，然后过滤即可。优选地，所述羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜与所述矿物油的质量比为0.3-2：100。更加优选地，所述方法还包括再生处理步骤：将使用后的所述羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜浸泡在有机溶剂中，超声洗涤5-10min，过滤，并重复3-5次，随后冷冻干燥，再置于恒温恒湿箱中12-24h，得到再生的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜；所述有机溶剂选自汽油、石油醚、丙酮中的任意一种。在处理方法安全、简单、环保，可重复利用率高。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜具有较大的比表面积、优异的结构完整性、良好的接触吸附性，不容易漂浮在油基体表面，对金属杂质的吸附效果好；无毒害、安全环保；(2)本申请提供的脱除矿物油中金属杂质的方法，操作简单便捷，适合于大规模工业应用。(3)再生处理简单，可循环使用，绿色环保。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为实施例1制备得到的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜的SEM图；图2为比较例1制备得到的羟丙基壳聚糖多孔复合膜的SEM图；图3为实施例2制备得到的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜进行静态吸附实验的照片；图4为比较例2制备得到的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜进行静态吸附实验的照片。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术提供羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜及脱除金属杂质的方法，主要是将羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜用于脱除矿物油中的金属杂质。可选地，上述矿物油主要为含有金属杂质的裂化绝缘油，如废弃变压器绝缘油。通过将改性所得的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜与矿物油混合作用，可对矿物油具有良好的吸附净化效果，从而有效脱除矿物油中的金属杂质。本专利技术提供的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜的吸附性强且有一定的骨架结构，为一种较佳的介质载体，不仅能克服普通壳聚糖多孔膜结构完整性差、吸附效果差、易进一步污染油品的缺点，而且使用后的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜经再生处理后还能循环使用，绿色环保。需要说明的是，本申请实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜，其特征在于，所述羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜由以下方法制得:S1.将羟丙基壳聚糖溶于去离子水后，加入增塑剂搅拌均匀，得到羟丙基壳聚糖溶液；S2.将植酸粉末溶于去离子水中，得到植酸水溶液；S3.在搅拌状态下，将所述植酸水溶液缓慢滴加到所述羟丙基壳聚糖溶液中，得到羟丙基壳聚糖植酸混合液；S4.将所述羟丙基壳聚糖植酸混合液冷冻，然后冷冻干燥,得到多孔复合膜；S5.将所述多孔复合膜置于恒温恒湿箱中12‑24h，得到所述羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜。

【技术特征摘要】
1.一种羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜，其特征在于，所述羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜由以下方法制得:S1.将羟丙基壳聚糖溶于去离子水后，加入增塑剂搅拌均匀，得到羟丙基壳聚糖溶液；S2.将植酸粉末溶于去离子水中，得到植酸水溶液；S3.在搅拌状态下，将所述植酸水溶液缓慢滴加到所述羟丙基壳聚糖溶液中，得到羟丙基壳聚糖植酸混合液；S4.将所述羟丙基壳聚糖植酸混合液冷冻，然后冷冻干燥,得到多孔复合膜；S5.将所述多孔复合膜置于恒温恒湿箱中12-24h，得到所述羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜。2.根据权利要求1所述的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜，其特征在于，所述恒温恒湿箱的温度为20-40℃，相对湿度为75-90％。3.根据权利要求1所述的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜，其特征在于，所述羟丙基壳聚糖的制备方法为：将壳聚糖和异丙醇加入氢氧化钠水溶液中，进行第一反应得到混合溶液，然后将环氧丙烷滴加入所述混合溶液进行第二反应得到反应液；所述反应液冷却后调节pH值至6.5-7.5，然后分散于丙酮或水中搅拌后抽滤，再经过无水乙醇洗涤、真空干燥得到羟丙基壳聚糖。4.根据权利要求3所述的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜，其特征在于，所述第一反应的条件为：在25-35℃下搅拌反应0.5-1.5h；所述第二反应的条件为：在55-65℃下搅拌反应4-6h。5.根据权利要求4所述的羟丙基壳聚糖植酸多孔复合膜，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑科旺，李伟，王伟，黄超凡，覃彩芹，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42