[发明专利]一种新型木质素基金属离子捕捉剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种新型木质素基金属离子捕捉剂及其制备工艺，属于环保功能材料制备技术领域。本发明以桑枝木质素提取液作为具有螯合功能链基的原料，通过聚合反应将其插层蒙脱土，在一定反应条件下，与引发剂、交联剂同步共聚生成木质素基金属离子捕捉剂。实现废（污）水中金属离子的治理。本发明采用的原料桑枝木质素提取物，原料来源丰富，廉价易得，可推广其他生物质废弃物，合成的木质素基金属离子捕捉剂同时实现废弃生物质资源的资源化利用和金属离子废（污）水污染治理，具有资源利用、环境治理和经济价值的多重收益。

技术领域

本发明属于环保功能材料制备技术领域，具体涉及一种新型木质素基金属离子捕捉剂的制备方法。

背景技术

金属离子捕捉剂是一种与金属离子强力螯合的化工制剂，能与废（污）水中Cu²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺等金属离子在常温和较宽的pH值范围发生化学反应，迅速生成水不溶性、低含水量、易过滤的絮状沉淀物，实现去除废（污）水中金属离子的目的。目前，合成金属离子捕捉剂主要方法有两种：一种是含有螯合基单体经加聚、缩聚、逐步聚合或开环聚合等方法合成；另一种是利用高分子通过化学反应引入具有螯合功能的链基来合成。目前市场上售卖的金属离子捕捉剂多属第一类，因采用大量化学试剂合成，故存在生物降解性差、环境二次污染等问题。木质素是具有复杂结构的芳香族聚合物，富含芳香基、酚羟基、醇羟基、甲氧基、羰基等活性基团，结构单元间的连接方式较多且位置不同，具有较好的反应性能；将其作为化学试剂替代物引入金属离子捕捉剂制备中，对提高产品吸附性能、实现资源综合利用具有重要意义。

现有金属离子捕捉剂制备的方法，如2019年04月26日公开的公开号为CN109678238A的“一种重金属捕捉剂及其制备工艺”，公开的方法是：以聚乙烯二胺四乙酸、有机硫化物、硅酸钠和硫酸铝在设定比例下反应2~3h制备获得A试剂，同时以设定比例添加聚合氯化铝、氯化铵反应1~2h制备得到B试剂，最后由A、B试剂合成得到金属离子捕捉剂。该金属离子捕捉剂经试验，其对金属离子捕捉效率为89~92%之间。该方法的主要缺点是：（1）该方法采用的化学试剂种类繁多，制备过程涉及聚乙烯二胺四乙酸、有机硫化物、硅酸钠、硫酸铝、聚合氯化铝、氯化铵等六种主要原料以及酸和碱等辅助材料，增加金属离子捕捉剂的制备成本，其中酸碱的使用，不仅易腐蚀生产设备、造成环境二次污染，同时也增加了合成废水治理的费用；（2）该方法采用分步法合成A、B试剂，再由A、B试剂合成金属离子捕捉剂，参与加聚、缩聚或聚合的合成步骤较多，繁多的生产过程步骤不仅加大合成产物性能的控制难度，而且增加生产金属捕捉剂的设备，进而增加生产成本。（3）该方法涉及的A、B试剂的预反应时间分别为1~3h和1~2h，而制备时间为6~10小时，生产工艺需在30~45℃下反应，合成时间和温度增加了制备过程中的能耗，进而增加了成本。（4）该方法制备的金属捕捉剂经试验，其金属离子捕捉效率在89%~92%，未达标处理金属离子污染。

发明内容

本发明的目的是，针对现有金属离子捕捉剂制备方法的不足，提供一种新型木质素基金属离子捕捉剂的制备方法，以桑枝木质素提取液作为具有螯合功能链基的原料，通过聚合反应将其插层蒙脱土，在一定反应条件下，与引发剂、交联剂同步共聚生成木质素基金属离子捕捉剂。本方法选用木质素提取液代替部分化学试剂，强化了制备金属捕捉剂的螯合功能链基，提高合成金属离子捕捉剂对金属离子的去除性能，降低生产成本；同步共聚的合成工艺，简化了生产操作步骤，缩短了制备时间，有利于降低能耗，且吸附去除废（污）水中金属离子的性能好，无残留。