[发明专利]一种利用毛竹纸浆纤维素改性制备重金属离子吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备重金属离子吸附剂的方法，特别涉及一种利用毛竹纸浆纤维素改性制备重金属离子吸附剂的方法，属于有机高分子材料领域。

背景技术

随着近几十年工业化进程的发展，废水的排放量日益加剧，从而导致环境的严重破坏。废水中各种有害的物质经过水体富集到生物链中，最终进入人体，给人类带来严重的毒害影响。其中含有的重金属离子是对环境污染最严重和对人类健康危害最大的有害物质之一。因此，如何治理重金属废水已经受到各界的普遍重视。

目前，用于去除污水中重金属离子的有效分离工艺有：沉淀、离子交换、电化学处理、膜技术、蒸发凝固、反渗透和电渗析等，但这些技术的应用有时受工艺和经济的限制，其中吸附法受到了很大的关注。

纤维素是地球上含量最丰富的天然高分子化合物，由单一的D-葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键链状连接而成。纤维素分子内含有许多亲水性的羟基基团，具有多孔及比表面积大的特点，其本身就具有一定的吸附性,成为吸附剂的良好材料。由于纤维素具有多种不同结构的反应基团，化学反应活性大，所以可用于高效的纤维素化学改性，成为良好的化学反应原料。但是由于纤维素难溶于水的性质，所以在对其进行化学改性的过程中很难达到均相反应，导致反应不够充分。

目前在利用纤维素改性制备吸附剂的一些研究中，大多数是直接将纤维素进行改性，很少有见到将纤维素充分溶解进行均相反应。在金属离子吸附剂制备领域，中国专利(CN 102476044A)“用于去除水中重金属阳离子的纤维素基吸附材料及其制法”用直径为10nm-100μm的天然纤维素或纤维素衍生物的纤维作为吸附材料的基体材料，在所述的纤维素基体材料表面接枝含有羧基基团的聚烯烃，从而使纤维素基体材料表面带有羧基基团，所带的羧基基团与重金属阳离子发生静电吸引作用，从而将水中的Cd²⁺、Cr²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺和/或Zn²⁺等有害阳离子除去，与现有技术中的重金属阳离子吸附剂材料相比，此发明采用天然纤维素或纤维素衍生物作为吸附载体，性价比更高，可使水中的重金属阳离子含量大大低于国家规定标准；中国专利(CN 101274268A)“一种对重金属离子具有吸附能力的生物吸附剂及其制法和应用”利用离子液能溶解微晶纤维素、甲壳素等生物高分子的能力，制备具有吸附重金属离子能力的杂化共混材料，并描述了其形貌结构及对吸附性能进行了初步研究；中国专利(CN 104437410A)“用于吸附重金属离子、有机污染物的改性纤维素材料及制备方法”以纤维素为原料，经碱活化得碱化纤维素，再以硝酸铈铵和偶氮二异丁腈作复合引发剂，将单体2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯接枝至碱化纤维素上，采用羟胺溶液对其胺肟化改性，制备得到一种既含偕胺肟基团又包含羟胺肟基团的改性纤维素材料，此发明原料价廉易得，制备工艺简单、操作易控，便于批量生产，可用于吸附废水中重金属离子、有机污染物；美国专利(US20110008543A1)“Biodegradable biopolymers,method for their preparation and functional materials constituted by these biopolymers”采用丝素蛋白和至少一种选自纤维素、壳聚糖及其衍生物进行反应，该材料可以通过将蚕丝素蛋白水溶液浇铸在基材的表面上，然后将所施加的溶液进行干燥以形成膜状可生物降解的生物聚合物材料，该可生物降解的生物聚合物材料有效地用作金属离子吸附材料；美国专利(US 2016263554A1)“Nanofibrous materials for heavy metal adsorption”以被修饰具有硫醇基团的纳米纤维素制备水过滤膜，这种膜包括有效结合重金属离子的材料，可应用于支架以适于从水中除去重金属离子。截至目前，还未见到利用毛竹纸浆纤维素在氢氧化钠/硫脲体系中溶解制备重金属离子吸附剂的相关工艺技术出现。

发明内容

为了克服目前制备吸附剂材料的纤维原料供给不足、价格昂贵，反应复杂等问题，同时减少重金属离子对环境的污染和破坏，制备高附加值可生物降解的金属离子吸附新材料，本发明的目的是提供一种利用毛竹纸浆纤维素改性制备重金属离子吸附剂的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用以下步骤：