一种改性羧甲基纤维素及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种改性羧甲基纤维素及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域，包括将马来海松酸与氯化亚砜反应，得到马来海松基酰氯；将马来海松基酰氯，通入氨气反应得到马来海松基酰胺；将马来海松基酰胺与纤维素缩合反应得到改性羧甲基纤维素。本发明专利技术以生物基原料马来海松酸为原料，通过酰氯化、氨基化后与羧甲基纤维素制备得到改性羧甲基纤维素，其制备步骤简单、制备条件温和，得到的改性羧甲基纤维素具有良好的吸附及再生吸附性能。基纤维素具有良好的吸附及再生吸附性能。基纤维素具有良好的吸附及再生吸附性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改性羧甲基纤维素及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种改性羧甲基纤维素及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]羧甲基纤维素(CMC)是纤维素经过碱化和醚化而形成的水溶性天然高分子衍生物，其分子链上含有大量的羧基和羟基，能与金属离子形成稳定的配合物。由于CMC的水溶性，使得其独自作为吸附剂，不利于回收再利用，因此需要对CMC进行一定的化学改性。
[0003]松香是我国丰富的林业特色生物质资源，年产量可达40～80万吨，以其为原料通过化学修饰得到的系列衍生物在香精香料、医药及化工等领域得到了广泛应用。松香的菲环骨架结构，使其具有一定的刚性和良好的疏水性。
[0004]公开号为CN108212117A的专利技术专利公开了一种三维氧化石墨烯/聚乙烯亚胺/羧甲基纤维素复合材料的制备方法，通过聚乙烯亚胺分子链上的氨基与氧化石墨烯表面的羧基、环氧基发生亲核取代作用，制备氧化石墨烯/聚乙烯亚胺复合材料，再以戊二醛为偶联剂，用羧甲基纤维素进一步改性氧化石墨烯/聚乙烯亚胺，得到三维氧化石墨烯/聚乙烯亚胺/羧甲基纤维素复合材料。虽然对于重金属吸附的吸附性能有所提高，但是仍达不到高吸附量，而且仍用到较多的石油基化合物原料，不具有环境友好性。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的对废水中Cu
2+
、Pb
2+
吸附效果低、吸附剂本身不具有环境友好性的缺陷，从而提供一种改性羧甲基纤维素及其制备方法与应用，利用全生物基原料，制备改性羧甲基纤维素，不仅具有良好的吸附性能，而且具有环境友好性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种改性羧甲基纤维素的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将马来海松酸溶于第一溶剂中，加入氯化亚砜反应，得到马来海松基酰氯；
[0008](2)将马来海松基酰氯加入到第二溶剂中，通入氨气，在0～25℃下反应4～8h后，得到马来海松基酰胺；
[0009](3)将羧甲基纤维素溶于水中，加入马来海松基酰胺、缩合剂，在25～40℃下搅拌反应24～36h后，冷冻干燥得到改性羧甲基纤维素气凝胶。
[0010]优选地，所述第一溶剂为二氯甲烷，所述第二溶剂为四氢呋喃。
[0011]优选地，所述缩合剂为N
‑
羟基琥珀酰亚胺与1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐的混合物，所述N
‑
羟基琥珀酰亚胺与1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐的质量比为1:1。
[0012]优选地，所述羧甲基纤维素通过以下步骤制备得到:
[0013]杨木纤维素加入到无水异丙醇中，搅拌，加入碱性溶液，碱化后，将氯乙酸溶加入
碱化后的溶液中，在50～60℃下醚化反应，得到羧甲基纤维素。
[0014]优选地，所述马来海松基酰胺的制备反应过程如下：
[0015][0016]优选地，所述马来海松酸与氯化亚砜的摩尔比为1:3～1:6。
[0017]优选地，所述羧甲基纤维素、马来海松基酰胺的质量比为1:0.5～1:2。
[0018]本专利技术还提供了一种所述的改性羧甲基纤维素的制备方法制备得到的改性羧甲基纤维素。
[0019]同时，本专利技术还提供了一种所述的改性羧甲基纤维素的制备方法制备得到的改性羧甲基纤维素或所述的改性羧甲基纤维素在吸附废水中Cu
2+
、Pb
2+
中的应用。
[0020]优选地，所述改性羧甲基纤维素对Cu
2+
的吸附量为88～125mg
·
g
‑1，对Pb
2+
吸附的吸附量为262～319mg
·
g
‑1。
[0021]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0022]1.本专利技术提供的改性羧甲基纤维素的制备方法，以生物基原料马来海松酸为原料，通过酰氯化、氨基化制备得到马来海松基酰胺后，并与羧甲基纤维素缩合反应，制备得到本专利技术的改性羧甲基纤维素，其制备步骤简单、制备条件温和，得到的改性羧甲基纤维素的性能优越；
[0023]2.本专利技术提供的改性羧甲基纤维素，以生物基材料为主要制备原料，得到具有高性能的改性羧甲基纤维素，具有环境友好性；
[0024]3.本专利技术提供的改性羧甲基纤维素的应用，对Cu
2+
的吸附量可达到为125mg
·
g
‑1，对Pb
2+
吸附的吸附量可达到319mg
·
g
‑1，且具有解析再生能力，可用于多次吸附、循环使用，具有较高的应用价值。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术实施例1中杨木纤维素的扫描电镜图(a)、羧甲基纤维素的扫描电镜图(b)以及得到的改性羧甲基纤维素吸附前的扫描电镜图(c)和吸附后的扫描电镜图(d)；
[0027]图2是本专利技术实施例1得到的改性羧甲基纤维素经过5次解吸再生的吸附循环图。
具体实施方式
[0028]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。
[0029]实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0030]实施例1
[0031]一种改性羧甲基纤维素的制备方法，包括如下步骤：
[0032](1)将43.23马来海松酸溶于200ml二氯甲烷中，在0℃下加入53.54g氯化亚砜后，在10℃下，反应4h，旋蒸后得到47.62g马来海松基酰氯；
[0033](2)将47.62g马来海松基酰氯加入到200mL四氢呋喃中，通入氨气，直至在反应瓶瓶口用pH试纸测出呈碱性，然后在5℃下反应6h后，旋蒸后得到40.27g马来海松基酰胺；
[0034](3)将0.5g羧甲基纤维素溶于50ml纯水中，加入0.5g马来海松基酰胺、搅拌均匀后，超声10min后加入0.5g EDC和0.5g NHS，继续搅拌，25℃反应24h，反应结束后，离心，用纯水和乙醇洗涤得到的样品5次，并在
‑
60℃下冷冻干燥后得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将马来海松酸溶于第一溶剂中，加入氯化亚砜反应，得到马来海松基酰氯；(2)将马来海松基酰氯加入到第二溶剂中，通入氨气，在0～25℃下反应4～8h后，得到马来海松基酰胺；(3)将羧甲基纤维素溶于水中，加入马来海松基酰胺、缩合剂，在25～40℃下搅拌反应24～36h后，冷冻干燥得到改性羧甲基纤维素气凝胶。2.根据权利要求1所述的改性羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为二氯甲烷，所述第二溶剂为四氢呋喃。3.根据权利要求1或2所述的改性羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，所述缩合剂为N
‑
羟基琥珀酰亚胺与1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐的混合物，所述N
‑
羟基琥珀酰亚胺与1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐的质量比为1:1。4.根据权利要求1所述的改性羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素通过以下步骤制备得到:杨木纤维素加入到无水异丙醇中，搅拌，加入碱性溶液，碱化后，将氯乙酸溶加入碱化后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：江欣，周亮，李文奇，高文丽，关莹，高慧，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：