[发明专利]一种含偕胺肟基和羧基的球形纤维素螯合吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，特别涉及到一种含偕胺肟基和羧基的球形纤维素螯合 吸附剂及其制备方法。

背景技术

当今世界，石油、天然气资源的储备有限，而且对它们研究、开发和利用给地球生态环 境带来的影响日趋严重，这促使了以天然资源为原料的高分子材料得以大力发展。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。纤维素吸附剂是目前纤维素功能高分子材料 的重要发展方向之一。这类吸附剂既具有活性炭的吸附能力，又比吸附树脂容易再生，而且 稳定性高，吸附选择性特殊，吸附价格也远低于吸附树脂，因此，充分利用地球上最丰富的 再生性资源，进一步研制和开发新型的纤维素类吸附剂并扩大其应用范围将是吸附剂的研究 重点之一。

纤维素及其衍生物具有开放的长链结构，广泛用于色谱材料及生物活性材料的载体。纤 维素类吸附剂和纤维素离子交换剂的研制和应用早在上世纪50年代就已经开始。但是由于纤 维素及其衍生物呈纤维状、粉末状或微粒状，存在水力学特性差，流动阻力大等缺点，阻碍 了它的大规模工业应用。而珠(球)状纤维素具有良好的亲水性网络、大的比表面积和通透 性以及很低的非特异性吸附，作为吸附剂吸附效果更好，并可以通过交联、接枝、制备复合 材料等手段进一步改善珠状纤维素的功能。

球形纤维素吸附剂不仅具有疏松的亲水性网络结构的基体，并具有比表面积大、通透性 能和水力学性能好等优点，很适合床式吸附操作。而且球形纤维素被广泛应用于生命科学的 许多方面，如血液中不良成分的去除和血液分析，各种酶的分离纯化，医药、生化工程材料 以及普通蛋白质的分离纯化等。此外，它还被用作凝胶色谱、亲和色谱的固定相，并可用于 分离、鉴定、回收无机金属离子以及从海水中提取的铀、金等贵金属等。因此球形纤维素吸 附剂成为了纤维素类吸附剂研究的一个焦点。

含偕胺肟基的高分子螯合剂对铀有较高的选择性和吸附量，于海水中提铀方面已得到广 泛的研究，此外，在回收、分离和提取其它金属，如Cu、Ag、Au等也都得到有效的应用。 因此，近年来人们对这类材料的研究的兴趣日增。本发明以廉价的纤维素为原料，结合 前期的工作基础，通过接枝改性赋予官能团制备出具有高选择性和吸附性能的含偕胺肟基 和羧基的球形纤维素螯合吸附剂，可望在贵金属的富集回收、海水提铀等方面有实际应用价 值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含偕胺肟基和羧基的球形纤维素螯合吸附剂及其制备方法； 整合球形纤维素吸附剂和偕胺肟基以及羧基的优点，将不同粒径的球形纤维素吸附剂制成含 偕胺肟基和羧基的高极性高吸附选择性的螯合吸附剂，极大拓宽纤维素吸附剂的应用领域， 制备的吸附剂具有高极性和良好的贵金属特殊吸附选择性。本发明方法简单易行，生产成本 低、且纤维素为丰富的天然可再生的材料，因此能够在贵金属的富集回收等方面产生实际的 经济效益和环境效益。

本发明的含偕胺肟基和羧基的球形纤维素螯合吸附剂粒径分布范围为1～10μm，10～50 μm，50～100μm，100～150μm，150～220μm，平均孔径为5～40nm，比表面积为160～ 750m²/g，骨架密度为0.94～1.45g/ml，表观密度为0.35～0.78g/ml，孔容为0.25～1.3ml/g， 含水率为45％～70％，羧基含量为0.30～0.80mmol/g，偕胺肟基含量为10.6～15.0mmol/g。

本发明的含偕胺肟基和羧基的球形纤维素螯合吸附剂的制备方法，其特征在于：所述制 备步骤为：

(1)接枝共聚：在配备有搅拌、冷凝回流装置和内设恒温系统的自动加料装置的反应器 中，加入球形纤维素珠体，蒸馏水和引发剂，50～70℃范围内搅拌10～15min后， 加入计算量的丙烯腈，反应30～210min后，降至常温，保温静置，取出过滤，水 洗、丙酮洗、乙醚洗，于50℃下干燥至恒定质量，即得到纤维素珠体和丙烯腈的接 枝共聚物；

(2)皂化：在配备有搅拌、冷凝回流装置和内设恒温系统的自动加料装置的反应器中， 加入上述干燥后的接枝共聚物和计量的氢氧化钠水溶液，在70～80℃下慢搅60 min，恒温静置60min，使得反应物充分反应；反应结束后取出，水洗，晾干，得 到含羧基的皂化产物；