[发明专利]一种紫外光催化制备半纤维素基重金属离子吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半纤维素的改性领域，尤其利用生物质预提取技术碱性过氧化氢预处理竹片后的提取液中分离出的半纤维素来制备半纤维素基重金属离子吸附剂的方法。

背景技术

资源的枯竭、环境的恶化对人类经济可持续发展构成严重的威胁。随着经济的迅速发展，人们使用金属离子的种类和数量越来越多，因此造成:一方面许多金属的存在指数很小，价格越来越高，另一方面，与废水一起排放的有毒金属又污染环境，对人类的自身安全产生持久地威胁。因为它们一旦进入环境后，不仅不能像有机物那样被生物所降解，而且往往参与食物链循环，并最终在生物体内蓄积，破坏生物体正常的生理代谢活动，危害人体健康。随着现代工业的飞速发展, 含有重金属离子的工业废水的排放, 严重污染了环境, 危害人体健康, 因此废水中重金属离子的移除及贵重金属离子的回收对于可持续发展显得越来越重要。

半纤维素为植物纤维物质三大主要成份之一, 其含量仅次于纤维素。半纤维素吸附剂由于其取自于农林业副产品中，使其兼具有环保可再生性，成为未来高分子吸附剂发展的重要趋势之一。为了继续丰富半纤维素吸附剂的功能，增强纤维素吸附剂在工业上的可操作性。半纤维素吸附剂预计将有以下发展趋势:(1)通过对半纤维素吸附剂合成的研究，得到更加经济的合成方法，降低半纤维素吸附剂的成本；(2)通过将新的官能团或者同时将不同的官能团加载到半纤维素上，使得半纤维素吸附剂具有新的功能或具有多种的复合功能；(3)根据工业上的具体操作需要合成不同粒径的机械性能好的球形半纤维素吸附剂以利于半纤维素在工业上的更广泛的应用。

半纤维素和纤维素一样，主链和侧链上都含有大量的自由羟基，而这些羟基则是化学改性的理想基团。通过接枝共聚物的方式，将彼此不相溶的两种大分子通过主链与支链的化学连结形成聚合物，是多糖的化学改性的重要方法之一，不仅可以改进多糖的性质，而且可以引进新的功能基团。在引发剂的作用下，半纤维素大分子链上自由羟基能够与单体发生接枝聚合。半纤维素的接枝共聚物既有半纤维素固有的优良特性，又具有合成聚合物支链赋予的新特性。根据半纤维素基吸附材料的不同用途，可以接枝具有不同吸附功能基团的单体。

依据表面接枝链的生成方式，可将表面光接枝分为表面光偶合改性（grafting to）和表面光接枝聚合法（grafting from）两大类。表面光接枝聚合法是在高分子材料的表面产生活性中心(表面自由基)，然后这些表面活性中心引发单体的表面接枝聚合。表面光偶合改性是指改性分子和聚合物表面同时存在着可发生反应的活性中心，改性分子通过与表面之间发生共价键的连接从而被固定到聚合物基材表面，起到表面改性的目的。按照表面自由基的产生方式的不同，表面光接枝的机理可分为三种:自由基链转移机理、光敏性侧基裂解机理、夺氢机理。

紫外辐照改性具有明显的特点，紫外光是波长比可见光短，但比X射线长的电磁辐射，属于电磁波的一种。电磁波可以分为微波（0.1m-10^-3m）、红外光(3x10^-4m-7.5x10^-7m)、可见光（7x10^-7m-4x10^-7m)、紫外光(4x10^-7m-10^-8m)、伦琴射线(X射线)（10^-8-10^-10m)和伽马射线（10^-10-10^-12m)。与目前国内外广泛采用的高能辐照(r射线、电子束、中子束等)和化学法(过氧化物和硅烷交联法)相比较，紫外辐照聚合物改性在技术原理上类似于高能电子束辐照法，在工艺流程上又类似于过氧化物热引发的化学交联法，易采用连续生产工艺。紫外辐照技术在投资、工艺技术和安全防护诸方面都得到了大大的改进，使用的设备简单，成本低廉，采用高压汞灯并配合高效强化的光引发体系便能对聚合物进行辐照改性。紫外光能量低，对材料的穿透能力较其他高能辐射差，基本上可严格地局限在材料的表而或亚表而进行，不会过分损伤材料的性能，反应程度容易控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种紫外光催化制备半纤维素基重金属离子吸附剂的方法，这种方法不仅能保留半纤维素本身的优越性质，同时使其具有可吸附重金属离子的性质。本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种紫外光催化制备半纤维素基重金属离子吸附剂的方法，它包括如下步骤：

1)半纤维素的提取