一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用技术

一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用，具体涉及一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用。本发明专利技术的目的是要解决天然β环糊精难以从水溶液中分离、常用的化学方法进行改性的时间长的问题。方法：将稻壳粉置于硫酸溶液中，搅拌，然后用蒸馏水冲洗至中性，进行烘干、研磨和过筛，得到纤维素粉末；将氢氧化钠粉末加入到蒸馏水中，充分溶解后，加入β环糊精，并充分混合，然后加入戊二醛，并置于微波反应器中，微波搅拌反应，再加入纤维素粉末，并微波搅拌反应，得到β环糊精功能化纤维素。本发明专利技术可获得一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用。

Preparation and application of \u03b2 - cyclodextrin functionalized cellulose

【技术实现步骤摘要】
一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用
本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用。
技术介绍
工业化的快速发展给人类生活带来了诸多好处，同时也产生了大量的重金属废水，严重危害着人类的健康。Pb(II)是一种不可生物降解的有毒金属离子，广泛存在于电池、印刷、陶瓷制造和矿山工厂的废水中，在自然环境中可与多种元素结合形成有毒化合物，人体摄入Pb(II)后，会出现大量异常症状，如免疫力低下、食欲不振、智力低下等。多年来，人们提出了许多处理方法来消除水溶液中的Pb(II)，如化学混凝沉淀、离子交换和膜系统。相比之下，吸附方法因其制备简单、成本低廉的特点而被认为是一种有效且有发展前景的技术，而将重金属离子固定在由无毒高效材料制备的吸附剂上引起了人们的广泛关注。环糊精聚合物是一种环状低聚糖的总称，由于其清除污染物的能力越来越受到人们的欢迎。一般来说，它们包括6、7、8-吡喃葡萄糖单位，因此可分为α-，β-和γ-环糊精。其中，由于β环糊精具有分子空腔结构，应用范围广泛且生产成本较低，因此β环糊精使用最为广泛。然而，由于其易溶于水，天然β环糊精在结合污染物后难以从水溶液中分离。并且，在许多研究中，常用的化学方法进行改性的时间往往需要数小时甚至数天，严重阻碍了吸附剂的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决天然β环糊精难以从水溶液中分离、常用的化学方法进行改性的时间长的问题，而提供一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用。一种β环糊精功能化纤维素的制备方法，按以下步骤完成：一、将稻壳粉置于硫酸溶液中，搅拌60min～70min，然后用蒸馏水冲洗至中性，进行烘干、研磨和过100目筛，得到纤维素粉末，所述稻壳粉的质量与硫酸溶液的体积的比为(0.7g～1.1g)：(2.5mL～4.5mL)；二、将氢氧化钠粉末加入到蒸馏水中，充分溶解后，加入β环糊精，并充分混合，然后加入戊二醛，并置于微波反应器中，以240W～260W的微波功率搅拌反应8min～10min，再加入纤维素粉末，并以240W～260W的微波功率搅拌反应5min～7min，得到β环糊精功能化纤维素；所述氢氧化钠粉末的质量与蒸馏水的体积的比为(3.0g～4.0g)：(45mL～50mL)，氢氧化钠粉末与β环糊精的质量比为(3.0～4.0)：(1.7～2.1)，β环糊精与纤维素粉末的质量比为(1.7～2.1)：(0.2～0.4)，纤维素粉末的质量与戊二醛的体积的比为(0.28g～0.32g)：(0.8mL～1.2mL)。一种β环糊精功能化纤维素的应用，所述β环糊精功能化纤维素用于吸附水中的Pb。本专利技术的有益效果：本专利技术一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用，通过微波辐射实现材料改性，解决了天然β环糊精在结合污染物后难以从水溶液中分离的问题，并且改性时间短(仅为0.28h)，制备工艺快速、简单；制备得到的β环糊精功能化纤维素具有高效的吸附性能和良好的可重复使用性，可高效吸附工业废水中的Pb(II)，促进了废水中重金属吸附剂的开发与应用。本专利技术制备的β环糊精功能化纤维素，在pH为4.0时对Pb(II)的吸附容量可达279.08mg/g；并且所述β环糊精功能化纤维素吸附Pb(II)溶液，在4轮脱附后对Pb(II)的去除效率保持在85.0％左右，表明β环糊精功能化纤维素有优秀的可重复利用性。本专利技术可获得一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用。附图说明图1为实施例一β环糊精功能化纤维素的脱附实验图，1代表0～4轮脱附后Pb(II)的去除率；图2为实施例一中检验共存离子对β环糊精功能化纤维素的吸附Pb(II)性能的影响图；图3为实施例一β环糊精功能化纤维素的动力学实验图，1代表动力学二阶模型拟合Pb(II)，2代表动力学一阶模型拟合Pb(II)，■代表0～60min内β环糊精功能化纤维素对Pb(II)的吸附容量；图4为实施例一β环糊精功能化纤维素在5℃下的等温线实验图，1代表Langmuir模型拟合，2代表Freundlich模型拟合，3代表Sips模型拟合，■代表不同平衡浓度下β环糊精功能化纤维素对Pb(II)的吸附容量；图5为实施例一β环糊精功能化纤维素在20℃下的等温线实验图，1代表Langmuir模型拟合，2代表Freundlich模型拟合，3代表Sips模型拟合，■代表不同平衡浓度下β环糊精功能化纤维素对Pb(II)的吸附容量；图6为实施例一β环糊精功能化纤维素在35℃下的等温线实验图，1代表Langmuir模型拟合，2代表Freundlich模型拟合，3代表Sips模型拟合，■代表不同平衡浓度下β环糊精功能化纤维素对Pb(II)的吸附容量；图7为实施例一β环糊精功能化纤维素在不同的溶液pH值下对不同浓度Pb(II)的吸附容量对比以及电势对比，溶液中铅浓度分别为：1代表10mg/L，2代表30mg/L，3代表50mg/L，●代表β环糊精功能化纤维素对Pb(II)的吸附容量。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种β环糊精功能化纤维素的制备方法，按以下步骤完成：一、将稻壳粉置于硫酸溶液中，搅拌60min～70min，然后用蒸馏水冲洗至中性，进行烘干、研磨和过100目筛，得到纤维素粉末，所述稻壳粉的质量与硫酸溶液的体积的比为(0.7g～1.1g)：(2.5mL～4.5mL)；二、将氢氧化钠粉末加入到蒸馏水中，充分溶解后，加入β环糊精，并充分混合，然后加入戊二醛，并置于微波反应器中，以240W～260W的微波功率搅拌反应8min～10min，再加入纤维素粉末，并以240W～260W的微波功率搅拌反应5min～7min，得到β环糊精功能化纤维素；所述氢氧化钠粉末的质量与蒸馏水的体积的比为(3.0g～4.0g)：(45mL～50mL)，氢氧化钠粉末与β环糊精的质量比为(3.0～4.0)：(1.7～2.1)，β环糊精与纤维素粉末的质量比为(1.7～2.1)：(0.2～0.4)，纤维素粉末的质量与戊二醛的体积的比为(0.28g～0.32g)：(0.8mL～1.2mL)。本实施方式的有益效果：本实施方式一种β环糊精功能化纤维素的制备方法及其应用，通过微波辐射实现材料改性，解决了天然β环糊精在结合污染物后难以从水溶液中分离的问题，并且改性时间短(仅为0.28h)，制备工艺快速、简单；制备得到的β环糊精功能化纤维素具有高效的吸附性能和良好的可重复使用性，可高效吸附工业废水中的Pb(II)，促进了废水中重金属吸附剂的开发与应用。本实施方式制备的β环糊精功能化纤维素，在pH为4.0时对Pb(II)的吸附容量可达279.08mg/g；并且所述β环糊精功能化纤维素吸附Pb(II)溶液，在4轮脱附后对Pb(II)的去除效率保持在85.0％左右，表明β环糊精功能化纤维素有优秀的可重复利用性。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的稻壳粉按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种β环糊精功能化纤维素的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤完成：/n一、将稻壳粉置于硫酸溶液中，搅拌60min～70min，然后用蒸馏水冲洗至中性，进行烘干、研磨和过100目筛，得到纤维素粉末，所述稻壳粉的质量与硫酸溶液的体积的比为(0.7g～1.1g)：(2.5mL～4.5mL)；/n二、将氢氧化钠粉末加入到蒸馏水中，充分溶解后，加入β环糊精，并充分混合，然后加入戊二醛，并置于微波反应器中，以240W～260W的微波功率搅拌反应8min～10min，再加入纤维素粉末，并以240W～260W的微波功率搅拌反应5min～7min，得到β环糊精功能化纤维素；所述氢氧化钠粉末的质量与蒸馏水的体积的比为(3.0g～4.0g)：(45mL～50mL)，氢氧化钠粉末与β环糊精的质量比为(3.0～4.0)：(1.7～2.1)，β环糊精与纤维素粉末的质量比为(1.7～2.1)：(0.2～0.4)，纤维素粉末的质量与戊二醛的体积的比为(0.28g～0.32g)：(0.8mL～1.2mL)。/n

【技术特征摘要】
1.一种β环糊精功能化纤维素的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤完成：
一、将稻壳粉置于硫酸溶液中，搅拌60min～70min，然后用蒸馏水冲洗至中性，进行烘干、研磨和过100目筛，得到纤维素粉末，所述稻壳粉的质量与硫酸溶液的体积的比为(0.7g～1.1g)：(2.5mL～4.5mL)；
二、将氢氧化钠粉末加入到蒸馏水中，充分溶解后，加入β环糊精，并充分混合，然后加入戊二醛，并置于微波反应器中，以240W～260W的微波功率搅拌反应8min～10min，再加入纤维素粉末，并以240W～260W的微波功率搅拌反应5min～7min，得到β环糊精功能化纤维素；所述氢氧化钠粉末的质量与蒸馏水的体积的比为(3.0g～4.0g)：(45mL～50mL)，氢氧化钠粉末与β环糊精的质量比为(3.0～4.0)：(1.7～2.1)，β环糊精与纤维素粉末的质量比为(1.7～2.1)：(0.2～0.4)，纤维素粉末的质量与戊二醛的体积的比为(0.28g～0.32g)：(0.8mL～1.2mL)。


2.根据权利要求1所述的一种β环糊精功能化纤维素的制备方法，其特征在于步骤一中所述的稻壳粉按以下步骤制备：先将稻壳用蒸馏水冲洗4次～6次，然后在65℃～85℃下烘干，烘干后进行研磨，再过100目筛，得到稻壳粉。


3.根据权利要求1所述的一种β环糊精功能化纤维素的制备方法，其特征在于步骤一中所述的硫酸溶液的浓度为18.4mol/L，硫酸溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，曲建华，林秀峰，田雪，刘洋，孟庆娟，魏书奇，董敏，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23