[发明专利]一种改性纤维素吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维素吸附剂的制备方法，尤其是改性纤维素吸附剂的制备方法，属于化工材料生产方法技术领域。 

背景技术

随着社会和经济的快速发展，人类对水等自然资源的需求急剧增加，然而，工业、农业和生活产生的废弃物未加处理便直接排放，导致了水体被严重污染，直接影响人类和动物的用水安全。为了处理水污染，大量的水污染吸附剂也应运而生，传统的吸附剂如活性炭、离子交换纤维等，由于价格昂贵且形态多为颗粒状或粉末状，使用和再生很不方便。为了克服这些缺点，人们将目光投向了天然纤维素。纤维素是地球上储量最丰富的天然高分子之一，其来源丰富、价格低廉，安全无毒且可生物降解，是一种绿色环保的载体材料。纤维素分子内含有许多亲水性的羟基基团，它具有纳米尺寸、多孔性、大比表面积等特性，这些优势都为其用作吸附材料提供了良好的基础。但天然纤维素含大量羟基，使得其分子链之间易形成氢键，限制了纤维素直接作为吸附剂使用，为了赋予纤维素更强的吸附性能和更广的适用范围，人们通过一系列与羟基有关的化学反应对其结构进行改性研究，如通过酯化、醚化、亲核取代、接枝共聚、交联等反应在纤维素骨架上引入活性基团而得到相应吸附剂。 

目前，国内外通过对纤维素进行改性来制备吸附剂的方法很多，例如万军民等将粘胶纤维在碱性溶液中用环氧氯丙烷环氧化，以环氧基为交联桥，将β-环糊精接枝到粘胶纤维上，制备了废水净化纤维，研究了对模拟水样中无机重金属离子、苯酚、苯胺和苯二酚的富集性能，取得了一定的效果。但此方法制得的纤维素吸附剂吸附性能一般，吸附剂实用性差，反应条件要求较高（《环境防治与污染》，2004,26（1）：57-59）。此外，赵燕等人利用环氧氯丙烷和尿素反应制备3-氯-2-羟丙基脲，再与碱棉纤维反应制成一种阴离子型的纤维素吸附剂，并用其吸附酸性染料，取得了很好的效果（《中国皮革》，2009,38（7）：299-311）。Abd-Allah等通过蔗渣纤维素为原料，采用3种不同类型的反应（氯乙酸醚化反应、琥珀酸酐酯化反应、高碘酸钠盐及亚氯酸钠盐氧化反应）对蔗渣纤维改性生成羧甲基蔗渣纤维，并研究了这种改性纤维对Cr³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺的吸附性能，考察了各条件对吸附容量的影响（《Journal of Applied Polymer Science》，2006,102（2）：1399-1404）。 

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备方法简单、反应条件温和、设备要求低、便于规模化生产的改性纤维素吸附剂的制备方法。 

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的： 

一种改性纤维素吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备活化纤维素：控制纤维素质量与碱性水溶液体积的比值为1:1~1:100，将纤维素置于质量分数为5～40%的碱性水溶液中，在10～90℃的温度条件下活化1～10h，过滤后用去离子水充分洗涤后烘干得到活化纤维素；

（2）制备环氧化纤维素：控制活化纤维素质量与去离子水体积的比值为1：1~1:100，将活化纤维素置于去离子水中充分润胀0.5～10h，然后依次将质量分数为1～50％的碱性水溶液1～100mL、环氧氯丙烷1～100mL和相转移催化剂0.001～100g加入到去离子水中，在10～90℃的温度条件下反应0.5～24h，然后过滤并用去离子水、无水乙醇充分洗涤后烘干制得环氧化纤维素；

（3）制备环氧化双醛氧化纤维素：控制环氧化纤维素质量与氧化剂溶液体积的比值为1:1~1:100，将上述环氧化纤维素置于浓度为1～100g/L的氧化剂溶液中，在10～100℃的温度条件下避光反应0.5～24h，然后过滤，用去离子水充分洗涤后烘干制得环氧化双醛氧化纤维素；

（4）制备接枝环糊精的改性纤维素：首先将环糊精溶解于质量分数为1～50％的碱性水溶液中配成环糊精的质量分数为0.001～50％的碱性混合溶液，控制环氧化双醛氧化纤维素质量与碱性混合溶液体积的比值为1:1~1:100，然后将环氧化双醛氧化纤维素置于所述的混合溶液中，在10～100℃的温度条件下反应0.5～24h，过滤后用去离子水充分洗涤并烘干得到接枝环糊精的改性纤维素；