銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法
2023-05-05 16:43:16
專利名稱：銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法
技術領域：
本發明屬於環境納米高分子材料領域，涉及一種銅絡合天然高分子吸附材料 的製備方法。
背景技術：
隨著人類對環境汙染和資源危機等問題的認識不斷深入，天然高分子所具 有的可再生、可降解，性等性質日益受到重視。廢棄物的資源化與可再生資源 的利用，是當代經濟與社會發展的重大課題，也是對當代科學技術提出的新要
求。在自然界中，木質素的儲量僅次於纖維素，而且每年都以500億噸的速度 再生。製漿造紙工業每年要從植物中分離出大約1.4億噸纖維素，同時得到 5000萬噸左右的木質素副產品，但迄今為止，超過95%的木質素仍以"黑液"直 接排入江河或濃縮後燒掉，很少得到有效利用。
我國水資源短缺，水體汙染日趨嚴重。2005年，全國廢水排放總量達到524.5 億噸，其中工業廢水排放243.1億噸，生活汙水281.4億噸。汙水的大量排放導 致水體汙染，特別是難降解有機物汙染嚴重。近年頒布的《中國環境狀況公報》 表明，我國7大水系中滿足地表水111類標準的斷面僅佔30%左右，而幾乎喪失 水體功能的劣V類水斷面達到40%。同時，由於工業的發展和安全防範措施的 滯後，近年來我國水汙染事件頻繁發生。如2005年，吉林石化分公司雙苯廠爆 炸造成松花江重大水環境汙染事件，嚴重幹擾了沿岸數百萬居民的正常生產生 活，影響了社會穩定。為了解決有機廢水排放及大量有機液體突發排放對水環 境的汙染問題，急需開發經濟高效有機廢水處理材料和處理技術。
吸附技術是目前處理水中難去除汙染物的有效方法和熱點技術。高效吸附 材料是吸附技術的關鍵。納米材料因其獨特的納米結構效應(表面效應、小尺 寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等)，可以顯著提高材料的比表面積 和反應活性，因而對汙染物具有很大的吸附容量和能力，可以用於環境汙染治 理，實現環境中汙染物的去除，是極具潛力的汙水處理吸附材料。纖維素和木 質素含有大量的羥基、羧基等功能團，能與金屬形成氫鍵，並生成具有獨特納 米結構的金屬-有機絡合物。因此，本發明提出了一種利用銅氨溶液和纖維素及 木質素等天然高分子材料反應製得具有納米結構特性的銅絡合天然高分子吸附 材料的方法，該材料不僅對水中有機汙染物的具有很強的吸附能力和很高的吸 附容量，而且使得造紙等過程中產生的木質素和纖維素等天然高分子廢棄材料得到再生利用。
發明內容
本發明的目的是提供一種一種銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法。 包括如下步驟
1) 銅鹽溶解於氨水中，製得銅氨溶液，銅離子和氨離子的摩爾比為1: 4， 氨水質量百分比濃度為5 30%;
2) 將纖維素溶解於銅氨溶液中，然後加入木質素，纖維素在銅氨溶液中的
質量百分比濃度0.5% 2%，木質素在銅氨溶液中的質量百分比濃度1% 20%;
3) 將上述混合物在20 8(TC恆溫下攪拌6 48h，離心過濾，用蒸餾水 洗滌2 3次；
4) 過濾固體產物在50 105'C下烘乾；
5) 乾燥活化產物經研磨、過100目篩，製得銅絡合天然高分子吸附材料。 所述的銅鹽為硫酸銅或碳酸銅。天然高分子材料為纖維素和木質素。氨水質
量百分比濃度優選為5 20%。纖維素在銅氨溶液中的質量百分比濃度優選為 0.8% 2%。
木質素在銅氨溶液中的質量百分比濃度優選為5% 20%。
本發明的優點是銅絡合天然高分子吸附材料對有機物的吸附容量大，對水 中有機汙染物同時具有分配作用和表面吸附作用，能夠更有效地吸附去除水中 的有機汙染物，也能有效吸附固定突發排放的有機液體。而且，該材料製備能利 用造紙等過程中產生的木質素和纖維素等天然高分子廢棄材料，使得可再生廢 棄資源得到再生利用。
具體實施方式
現以下述實例說明本發明。 實施例1
在1000ml碘量瓶中，將60g七水硫酸銅溶解於700ml質量濃度為5%的氨 水中配製成銅氨溶液。將3.5g纖維素溶解於銅氨溶液中配製成含纖維素質量濃 度為0.5%的銅氨溶液，然後將7g木質素加入到該溶液中，在2(TC恆溫攪拌振 蕩48h，產物經過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾幹後，在50。C下烘乾，經研磨， 過100目篩，製得銅絡合天然高分子吸附材料。該材料對水中萘酚的吸附容量 大於1.6g/g，對廢水中菲的吸附容量大於30mg/g。 實施例2
在1000ml碘量瓶中，將220g碳酸銅溶解於700ml質量濃度為20%的氨水 中配製成銅氨溶液。將14g纖維素溶解於銅氨溶液中配製成含纖維素質量濃度為2%的銅氨溶液，然後將140g木質素加入到該溶液中，在80'C恆溫攪拌振蕩 6h，產物經過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾幹後，在105r下烘乾，經研磨，過 100目篩，製得銅絡合天然高分子吸附材料。該材料對水中萘酚的吸附容量大於 1.5g/g，對廢水中菲的吸附容量大於25mg/g。 實施例3
在1000ml碘量瓶中，將330g碳酸銅溶解於700ml質量濃度為30%的氨水 中配製成銅氨溶液。將14g纖維素溶解於銅氨溶液中配製成含纖維素質量濃度 為2%的銅氨溶液，然後將50g木質素加入到該溶液中，在80'C恆溫攪拌振蕩 6h,產物經過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾幹後，在105。C下烘乾，經研磨，過 100目篩，製得銅絡合天然高分子吸附材料。該材料對水中萘酚的吸附容量大於 1.5g/g，對廢水中菲的吸附容量大於25mg/g。 實施例4
在1000ml碘量瓶中，將240g七水硫酸銅溶解於700ml質量濃度為20%的 氨水中配製成銅氨溶液。將5.6g纖維素溶解於銅氨溶液中配製成含纖維素質量 濃度為0.8%的銅氨溶液，然後將35g木質素加入到該溶液中，在3(TC恆溫攪拌 振蕩48h，產物經過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾幹後，在80'C下烘乾，經研磨， 過100目篩，製得銅絡合天然高分子吸附材料。該材料對水中萘酚的吸附容量 大於1.5 g/g，對廢水中菲的吸附容量大於20mg/g。 實施例5
在1000ml碘量瓶中，將200g七水硫酸銅溶解於500ml質量濃度為25%的 氨水中配製成銅氨溶液。將6g纖維素溶解於銅氨溶液中配製成含纖維素質量濃 度為1.2%的銅氨溶液，然後將5g木質素加入到該溶液中，在30'C恆溫攪拌振 蕩24h，產物經過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾幹後，在105。C下烘乾，經研磨， 過100目篩，製得銅絡合天然高分子吸附材料。該材料對水中萘酚的吸附容量 大於1.5g/g，對廢水中菲的吸附容量大於20mg/g。 實施例6
在1000ml碘量瓶中，將180g七水硫酸銅溶解於500ml質量濃度為15%的 氨水中配製成銅氨溶液。將8g纖維素溶解於銅氨溶液中配製成含纖維素質量濃 度為1.6%的銅氨溶液，然後將15g木質素加入到該溶液中，在30'C恆溫攪拌振 蕩48h，產物經過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾幹後，在105'C下烘乾，經研磨， 過100目篩，製得銅絡合天然高分子吸附材料。該材料對水中萘酚的吸附容量 大於1.5 g/g，對廢水中菲的吸附容量大於20mg/g。
權利要求
1.一種銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟1)銅鹽溶解於氨水中，製得銅氨溶液，銅離子和氨離子的摩爾比為1∶4，氨水質量百分比濃度為5～30％；2)將纖維素溶解於銅氨溶液中，然後加入木質素，纖維素在銅氨溶液中的質量百分比濃度0.5％～2％，木質素在銅氨溶液中的質量百分比濃度1％～20％；3)將上述混合物在20～80℃恆溫下攪拌6～48h，離心過濾，用蒸餾水洗滌2～3次；4)過濾固體產物在50～105℃下烘乾；5)乾燥活化產物經研磨、過100目篩，製得銅絡合天然高分子吸附材料。
2. 根據權利要求1所述的一種銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法，其 特徵在於所述的銅鹽為硫酸銅或碳酸銅。
3. 根據權利要求1所述的一種銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法，其 特徵在於所述的天然高分子材料為纖維素和木質素。
4. 根據權利要求1所述的一種銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法，其 特徵在於所述的氨水質量百分比濃度為5 20%。
5. 根據權利要求1所述的一種銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法，其 特徵在於所說的纖維素在銅氨溶液中的質量百分比濃度為0.8% 2%。
6. 根據權利要求1所述的一種銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法，其 特徵在於所說的木質素在銅氨溶液中的質量百分比濃度為5% 20%。
全文摘要
本發明公開了一種銅絡合天然高分子吸附材料的製備方法。包括如下步驟1)銅鹽溶解於氨水中，製得銅氨溶液；2)將纖維素溶解於銅氨溶液中，然後加入木質素；3)將上述混合物在20～80℃恆溫下攪拌6～48h，離心過濾，用蒸餾水洗滌2～3次；4)過濾固體產物在50～105℃下烘乾；5)乾燥活化產物經研磨、過100目篩，製得銅絡合天然高分子吸附材料。本發明所製備的銅絡合天然高分子吸附材料對水中有機汙染物的吸附能力強，吸附容量大，可以在難降解有機廢水處理及大量有機液體突發排放吸附固定處理中得到推廣使用，同時使得造紙等過程中產生的木質素和纖維素等天然高分子廢棄材料得到再生利用。
文檔編號B01J20/24GK101279245SQ20081005907
公開日2008年10月8日 申請日期2008年1月9日 優先權日2008年1月9日
發明者景青鋒, 坤 楊, 鄔文浩 申請人:浙江大學