[发明专利]TEMPO氧化综纤维素-壳聚糖吸附材料的制备方法、制得的吸附材料及应用

说明书

本发明公开一种TEMPO氧化综纤维素‑壳聚糖吸附材料的制备方法，涉及吸附材料技术领域，本发明包括以下步骤：(1)麦草综纤维素的制备；(2)TEMPO氧化综纤维素的制备；(3)将步骤(2)中的TEMPO氧化综纤维素制成悬浮液，然后与N,O‑羧甲基壳聚糖混合，超声搅拌后，即获得TEMPO氧化综纤维素‑壳聚糖吸附材料。本发明还提供采用上述方法制得的吸附材料及其应用。本发明的有益效果在于：制备所得的复合材料具有高吸附、无污染等特点。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，具体涉及一种TEMPO氧化综纤维素-壳聚糖吸附材料的制备方法、制得的吸附材料及应用。

背景技术

麦草，即小麦秸秆去除麦穗和麦叶部分，留下的秸秆的主干。在植物生长过程中起支撑麦穗的作用，相较于麦叶，其灰分含量较少。但实际生产中主要是农业废弃物，被大量焚烧处理，这种处理方式对自然环境造成了极大的危害。而目前麦草的高值化有效利用研究较少，基于现状，我们以麦草作为原材料进行研究，目的是从根源入手解决农业废弃物的污染和高值化利用。综纤维素(holocellulose)是农林类多糖中最丰富的原料，占植物细胞壁总量的40％～80％，是指在除去抽提物和木质素骨架后留下的造纸植物纤维材料。

然而，目前半纤维素的使用率很低，并且通常在造纸工业中用作废液，环境污染。近年来，纳米材料已经在研究和开发显著增加，因为其体积小，比表面积大，以及优异的机械性能和其他特殊性能。TEMPO属于哌啶氮氧基、亚硝酰基基团，可指定性地氧化分子链的伯羟基，所以TEMPO试剂作为一种新的选择性氧化系统已成为人们研究的焦点。壳聚糖(chitosan)是一种高产天然天然聚合物，已经在许多方面得到有效利用。由于分子链中的氨基和羧基基团的存在，使其具有良好的水溶性，同时还有一定的生物相容性和安全无毒等优点，如公开号为CN10356690A的专利公开一种纤维素-壳聚糖复合物及其制备方法，但是其对重金属离子的吸附能力较差，仅为34mg/g左右。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的纤维素-壳聚糖复合材料对重金属离子的吸附能力较差。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

一种TEMPO氧化综纤维素-壳聚糖吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)麦草综纤维素的制备：用体积比为2:1的苯-乙醇混合液抽提粉碎、筛选后的麦草粉，得到无抽提物试样；取无抽提物试样加入亚氯酸钠和冰醋酸，放入70-75℃的恒温水浴锅中加热，反应结束后，过滤、洗涤、干燥，得到麦草综纤维素(未进行碱抽提除去半纤维素)；所述无抽提物试样与亚氯酸钠的质量比为8:3；

(2)TEMPO氧化综纤维素的制备：将盐酸和乙醇混合后，加入麦草综纤维素中，在60-80℃下处理1-3h，过滤后，干燥，然后置于NaOH、尿素、水的混合液中，于-20℃下溶解5-10h，然后按固液比(1-3):(100-300)加入纯水，同时加入TEMPO、NaBr、NaClO，搅拌至溶液呈乳白色，最后加入乙醇使反应终止，调节pH至析出，即获得TEMPO氧化综纤维素；

(3)将步骤(2)中的TEMPO氧化综纤维素制成悬浮液，然后与N,O-羧甲基壳聚糖混合，超声搅拌后，即获得TEMPO氧化综纤维素-壳聚糖吸附材料。

有益效果：本发明通过一步反应，将TEMPO氧化综纤维素与羧甲基壳聚糖溶液充分混合后，形成化学吸附且有高吸附量的吸附材料。

本发明将综纤维素直接进行TEMPO氧化处理，未对综纤维素进行碱抽提除去半纤维素，降低成本，优化吸附材料的制备过程，并通过与壳聚糖复合，提高吸附材料的吸附性能。

采用本发明制得的吸附材料对重金属离子的最大吸附量为350mg/g左右，具有高吸附，无污染的特点。

优选地，将超声搅拌后的材料进行冷冻干燥。