[发明专利]氨基吡啶改性生物质纤维表面印迹吸附材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氨基吡啶改性生物质纤维表面印迹吸附材料及其制备方法，方法包括以下步骤：1、将生物质纤维与环氧氯丙烷、氨基吡啶类化合物加入有机溶剂中，得到混合溶液；2、将混合溶液在反应温度为75‑95℃，反应时间1‑3h，得到初步混合溶液；3、将初步混合溶液在反应温度为60‑90℃，反应时间为1‑5h，得到氨基吡啶改性生物质纤维；4、将氨基吡啶改性生物质纤维与模板离子螯合，使用交联剂交联后用洗脱液洗脱模板离子，氨基吡啶改性生物质纤维、模板离子和交联剂的质量比为1：0.5‑10:5‑20，本发明在有较高吸附能力的同时具有一定选择性，具有明显的应用价值和经济效益。

技术领域

本发明涉及改性高分子材料的制备和应用技术领域，具体涉及一种氨基吡啶改性生物质纤维表面印迹吸附材料及其制备方法。

背景技术

重金属会污染大气、水土，且不能被降解，易在生物体内积累富集，对人类的健康有着严重的威胁，引起了社会的广泛关注。近年来，化学沉淀、电化学加工、离子交换、浮选、高级氧化加工和吸附等多种技术在废水中的去除中得到了广泛应用。在这些方法中，吸附被认为是最流行和最有效的处理废水的方法。然而，许多吸附剂由于选择性差、机械强度低和成本高而受到限制。因此，有必要开发一种高选择性、可回收性和低成本的新型吸附剂。

氨基吡啶是一种重要的中间体化合物，在医(农)药的合成、染料的制备过程中被广泛的应用，同时其自身也可以作为药物和分析试剂使用。氨基吡啶中氨基的氮原子和吡啶环中的氮原子含有孤对电子，具有一定的配位能力，因此含有氨基吡啶的高分子材料具有配位螯合能力，可以用于溶液中金属离子的脱除和环境污染治理，也可作为金属离子尤其是贵金属离子和稀有金属离子的吸附剂，用其来回收、萃取、分析金属离子。氨基吡啶具有碱性，含有氨基吡啶的高分子材料经酸转型后具有离子交换吸附功能，可以用于水体中阴离子的吸附分离。另外，氨基吡啶中电子云分布不均，其中N具有较高的电负性，因此亲核性较强，可用作催化酰化、酯化等有机反应，故氨基吡啶广泛用于制备亲核催化剂。目前关于氨基吡啶改性纤维的方法有郑州大学周洋报道的通过氯甲基化和胺化反应在纤维表面引入氨基吡啶(周洋，黄佳佳，王亚南等.PPS基氨基吡啶功能纤维合成及对Cr(VI)和As(V)的吸附行为研究[EB/OL].北京：中国科技论文在线[2015-12-30].)，对金属离子具有较好的吸附效果，或对氨基吡啶改性后通过共价键引入纤维表面(Huang Z,Ye Y,Zhu S,etal.Enhanced catalytic decoloration of Rhodamine B based on 4-aminopyridineiron coupled with cellulose fibers[J]. Journal of Chemical TechnologyBiotechnology,2015, 90(6):1144-1151.)，制得的新型芬顿剂对罗丹明B处理效良好。CN201310311348.8、CN201510388620.1、CN201911290129.X、 CN201310183803.0、CN201510388620.1中报道了以聚丙烯腈纤维、聚四氟乙烯纤维、碳纤维为载体，通过在在载体表面引入氨基吡啶功能单体，制得吸附铅、铜等重金属阳离子的吸附材料，并取得了较好的吸附性能。但文献报道中用于离子吸附的氨基吡啶改性纤维多为合成纤维，成本较高、韧性差，缺少对阴离子吸附方面的研究且不具有选择吸附效果，现实中的废液组分复杂多样，难以对特定离子进行选择性吸附和富集，且在自然环境下也难以降解，实际应用中可能对环境造成二次污染。另外，金属有机框架化合物(MOFs) 作为吸附、催化等领域的热门研究材料，该类吸附剂对金属离子的吸附能力出众，且具有一定的选择性，但由于制备工艺条件复杂、原料不易获取、成本颇高等原因，其很难用于商用及大批量生产。