[发明专利]一种PEI改性纤维素膜吸附剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种PEI改性纤维素膜吸附剂及其制备方法，制备方法包括：(1)制备纤维素溶液；(2)将纤维素溶液脱泡，刮膜，凝胶，洗涤，制备纤维素水凝胶膜；(3)将步骤(2)所得物置于双氧水溶液中进行氧化，得到氧化纤维素水凝胶膜；(4)将步骤(3)所得物浸泡于PEI水溶液中进行反应，反应结束后用水洗涤，得到PEI改性纤维素水凝胶膜；(5)将步骤(4)所得物干燥，制得PEI改性纤维素膜吸附剂。该制备方法简单，制备过程中不需要使用交联剂，不仅有利于降低成本，而且避免了助剂残留带来的不良影响；同时，制备过程环保无污染，制备得到的吸附剂对重金属离子吸附效果较佳，使用后易于分离回收。

技术领域

本发明属于生物吸附材料技术领域，具体涉及一种PEI改性纤维素膜吸附剂及其制备方法。

背景技术

冶炼、电解、医药、油漆、电镀、纺织印染等行业每年都会排放大量含有多种重金属离子的工业废水。重金属具有致癌性、致畸性、强毒性、难降解及易生物富集等特性，一直以来都是废水治理的难点。吸附法工艺设备简单、易操作、成本低廉，是重金属废水处理领域最常见的技术，但传统的吸附法常用的吸附剂为活性炭，其价格昂贵，再生困难。因此，寻找价格低廉的新型生物吸附材料具有重要意义。

纤维素是自然界中最丰富的、可再生的天然高分子化合物，具有价廉、可降解、环境友好等优点。纤维素本身对重金属离子具有一定的吸附作用，但因其高分子结构上存在大量的羟基，会形成分子内和分子间氢键，从而严重影响了其反应活性，导致吸附效果并不理想。因此，为了有效地提高纤维素对重金属离子的吸附能力，可以将其它原子团或分子结合到纤维素上，将其改性为一种功能化纤维素材料。

近年来，具有生物相容性的聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)作为一种新型环保吸附剂受到国内外研究者的广泛关注。PEI分子中拥有大量伯胺、仲胺和叔胺基，对重金属离子具有很强的螯合作用，是一种新型的重金属离子捕集剂。然而，PEI分子良好的水溶性使其不能单独作为吸附剂吸附重金属离子，进而限制了其直接作为水处理吸附剂的应用。

与此同时，现有的有关PEI改性材料的制备方法也存在下述问题：(1)制备过程多数都使用了交联剂，反应后残留的交联剂会给环境带来一定污染；(2)基体材料以粉末或纳米材料为主，导致改性产物在使用中分离困难，增加了二次分离的费用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种PEI改性纤维素膜吸附剂及其制备方法，可有效解决现有吸附剂制备过程复杂，需要使用交联剂，对环境带来一定污染以及吸附剂在使用中分离困难，增加了二次分离的费用的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种PEI改性纤维素膜吸附剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)制备质量浓度为3-6％的纤维素溶液，此处是将纤维素溶解在溶剂中，制备得到的纤维素溶液在水中能凝胶再生即可；

(2)将步骤(1)所得纤维素溶液脱泡，在基板上刮膜，再置于水中凝胶，最后用水洗脱溶剂，得到纤维素水凝胶膜；

(3)将纤维素水凝胶膜置于双氧水溶液中进行氧化，得到氧化纤维素水凝胶膜；

(4)将氧化纤维素水凝胶膜浸泡于PEI水溶液中进行反应，反应结束后用水洗涤，得到PEI改性纤维素水凝胶膜；

(5)将PEI改性纤维素水凝胶膜烘干，制得PEI改性纤维素膜吸附剂。

进一步地，步骤(1)中具体过程为：将50％的NMMO溶液和没食子酸丙酯混合，在85℃减压蒸馏至溶液含水量为13％，然后将纤维素加入NMMO溶液中，搅拌溶解。