[发明专利]一种改性蔗髓木素、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种改性蔗髓木素、制备方法及其应用，所述制备方法为采用酸析法制取蔗髓木素，加入氧化剂制备氧化蔗髓木素，加入氢氧化钠、环氧氯丙烷、无水乙醇得到环氧化蔗髓木素，加入二乙烯三胺及高枝化多胺、碱溶液、甲醛得到胺化蔗髓木素。本发明的改性蔗髓木素对重金属的吸附容量有极大的提升。

技术领域

本发明涉及环境保护中重金属污染治理技术领域，特别是涉及一种改性蔗髓木素、制备方法及其应用。

背景技术

目前关于重金属废水处理的方法有很多，常见的有化学法、膜法、离子交换法和吸附法。然而，对几种方法进行比较，从运行成本和运行稳定性来看，化学法和膜法虽然都是很有效的方法，但是化学法对有些处理设备要求高，产生的含重金属的污泥处理成本大、设备维护的费用也比较高。膜设备比较昂贵，运行维护成本也高，而且处理量很有限。离子交换法和吸附法对重金属都有一定的选择性，但是离子交换法对树脂的活化成本大，而且容易失活；生物法和吸附法，可以在一定程度上去除重金属，但生物法所需驯化生物，周期比较长，而且生物活性会影响其处理效果。吸附法可用的吸附剂种类繁多，成本也因材料的不同而高低不一，吸附容量也差异比较大，但是可以通过对低成本材料的进一步改性，达到高吸附容量的目的，所以，吸附法是一种方便有效，且很有前景的处理技术。

蔗髓主要成分是木素、纤维素以及半纤维素。木素是三维立体网状结构的高分子聚合物，广泛存在于植物体中，是细胞间的填充和粘合物质。木素的化学结构主要是以苯丙烷单元或其衍生物为基本骨架，通过碳碳键、醚键联结。在木素分子中含有多种官能团，如甲氧基、羟基、羰基等。这些官能团影响木素的物理化学性质。中国专利CN102527348A公开了一种以芦苇原料制备酚醛改性木素作为吸附剂吸附重金属离子方面的应用及其制备方法，这一方法通过对木素进行改性,增加其羟基的含量,以提高其对重金属的吸附能力。但是上述方法中经过改性的碱木素，仅仅提高了对Pb²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺三种金属离子的吸附能力，对其它种类的重金属的吸附能力并未提高。因此，亟需提供一种对多种重金属离子具有良好去除能力的吸附剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性蔗髓木素、制备方法及其应用，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

技术方案一：

本发明提供了一种改性蔗髓木素的制备方法，包括以下步骤：

(1)以蔗髓木素为原料，以高碘酸钠、过氧化氢或者过硫酸钠为氧化剂，将蔗髓木素氧化处理制备得到氧化蔗髓木素；

(2)将氧化蔗髓木素与氢氧化钠、无水乙醇共混，以环氧氯丙烷为卤化剂，在搅拌条件下进行反应，制备得到环氧化蔗髓木素；此步骤中环氧氯丙烷与纤维素上羟基反应，发生消除反应，消去氯和羟基上的氢，从而将环氧基引入到纤维素中；

(3)向环氧化蔗髓木素中加入二乙烯三胺及高枝化多胺衍生物、碱溶液以及甲醛，在搅拌条件下反应，制备得到胺化蔗髓木素。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)的具体过程为：用碱性亚硫酸盐法分离纤维，收集分离出的黑液,浓缩，在浓缩后的黑液中加入氢氧化钠，调节pH为11-13,过滤去除不溶物，将上清液调节pH到2，然后静置沉淀，将沉淀洗至中性，烘干，取烘干后木素，在室温下，调节pH为2-5，加入10-50ml的高碘酸钠氧化处理得氧化蔗髓木素，抽提，洗至中性，在40-80℃干燥，备用。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)中用硫酸调节上清液的pH，硫酸的浓度为20-21wt％，优选20.4wt％。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)中所述高碘酸钠的浓度为1mol/L。