巰基官能化絲瓜絡製備方法及應用的製作方法
2023-05-01 05:49:06
專利名稱：巰基官能化絲瓜絡製備方法及應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及水體系中金屬離子的吸附劑的製備方法與應用技術，特別涉及一種巰基官能 化絲瓜絡製備方法及應用技術。
背景技術：
國內絲瓜絡作為吸附劑在金屬離子吸附中的應用，申請號為200810034734.6的專利中公 開了絲瓜絡對多種金屬離子吸附性能及絲瓜絡作為吸附劑在金屬離子吸附中的應用，其中絲 瓜絡對Cu2+和Zn2+的脫附率均在40X左右，絲瓜絡對Cu2+的吸附量分別為0.16mmol/g，對Zr^的 吸附量約為0.39mmol/g，在pH為l的體系中，脫附率分別為46%、 47%;在申請號為 200810034735. O的專利中公開了絲瓜絡的鹼化改性方法及其應用，其權利要求為l. 一種絲瓜 絡的鹼化改性方法，其特徵在於該方法的具有步驟為將絲瓜絡與浸沒在重量百分濃度為8 50 X的NaOH的乙醇溶液中，在25 80。C下攪拌反應l 48h，然後回流反應0.5 3h;冷卻後用去離 子水洗滌至pH值為7，抽濾後在70'C下烘乾，得到鹼化改性的絲瓜絡。2. —種絲瓜絡的鹼化改 性方法，其特徵在於該方法的具有步驟為將絲瓜絡與浸沒在重量百分濃度為8 50X的NaOH 的乙醇溶液中，在25 8(TC下攪拌反應l 48h，然後用500 700w微波間歇輻射l 10min，間隔 時間為l 10min;再將該混合體系回流0.5 3h，冷卻後用去離子水洗滌至pH值為7，抽濾後在 7(TC下烘乾，得到鹼化改性的絲瓜絡。3. —種根據權利要求1或2所述的方法製備的鹼化改性 的絲瓜絡作為吸附劑在金屬離子吸附中的應用，其中鹼處理絲瓜絡對Z^的吸附量較Cu2+高，且 吸附量差距較大，經原子吸收定量分析，絲瓜絡對Cu"的吸附量約為7 8mg/g，對Zn2+的吸附量 約為21 22mg/g;在申請號為200810034737. X的專利中公開了醚化絲瓜絡的製備方法及其在金 屬離子吸附中的應用，其權利要求為l.一種絲瓜絡粉末的制各方法，其特徵在於該方法具有 以下工藝步驟a.鹼預處理將天然材料絲瓜絡與適量的重量百分濃度為8 50W的NaOH乙醇 溶液相混合，形成鹼性混合體系，然後在25 80'C下鹼化l 48h;混合體系在8(TC恆溫水浴中 回流0.5 3h，冷卻後用去離子水洗滌至中性，抽濾後在70'C下烘乾，得到鹼處理絲瓜絡；b. 醚化絲瓜絡製備將步驟a的鹼處理絲瓜絡，用適量的重量百分濃度為8X的NaOH溶液充分浸 潤於三頸燒瓶中，逐漸滴加一氯乙酸的醇溶液， 一氯乙酸與鹼處理絲瓜絡的摩爾比為3:1 10: 1，在50 100'C下反應l 24h,冷卻至室溫，抽濾，棄去反應液，用去離子水洗滌3 5次，洗滌 至中性，在7(TC下烘乾，得到醚化絲瓜絡。2.—種醚化絲瓜絡的製備方法，其特徵在於該方 法具有以下工藝步驟a.鹼預處理將天然材料絲瓜絡與適量的重量百分濃度為8 50W的NaOH 乙醇溶液相混合，形成鹼性混合體系，然後用500 700W微波間歇輻射l 10min;混合體系在80 。C恆溫水浴中回流0.5 3h，冷卻後用去離子水洗滌至中性，抽濾後在7(TC下烘乾，得到鹼處 理絲瓜絡；b.醚化絲瓜絡製備將步驟a的鹼處理絲瓜絡，用適量的重量百分濃度為8X的NaOH 溶液充分浸潤於三頸燒瓶中，逐漸滴加一氯乙酸的醇溶液， 一氯乙酸與鹼處理絲瓜絡的摩爾 比為3:1 10:1，在50 100'C下反應l 24h，冷卻至室溫，抽濾，棄去反應液，用去離子水洗滌3~5次，洗滌至中性，在70'C下烘乾，得到醚化絲瓜絡。3.按權利要求1或權利要求2方法製備 的醚化絲瓜絡在金屬離子吸附中的應用，其中醚化絲瓜絡對F^+的最大吸附量為27.4rag/g。對 Zn2+的最大吸附量為36.3mg/g。
國外對絲瓜絡化學改性和吸附性能也有研究，Nasreen等研究了採用絲瓜絡為固定化載 體，附著對金屬離子有特殊吸附功能的微球藻，用以處理含CcP汙水，通過靜態和動態的吸 附實驗，結果表明採用未固載的小球藻吸附容量為33.5mg/g，而固載後的為39.2mg/g， Cd2+ 的動態最大吸附容量可達192mg/g。
以上採用絲瓜絡或絲瓜絡化學改性獲取的水體系中金屬離子的吸附劑的吸附量較小。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種巰基官能化絲瓜絡製備方法，主要使獲取的巰基官能化絲 瓜絡作為水體系中金屬離子的吸附劑的吸附量更大。
一種巰基官能化絲瓜絡製備方法，特點是在具塞的三角瓶中，按如下組成質量百分比 加入，巰基乙酸38~48%，四氫呋喃30~40%，鹼化的絲瓜絡18~25%，濃硫酸0.15~0.3%， 加塞，於40。C恆溫放置48h,然後用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇 洗滌後，放在35'C烘箱中乾燥，得到巰基官能化絲瓜絡。
一種巰基官能化絲瓜絡製備方法，特點是在具塞的三角瓶中，按如下組成質量百分比 加入，巰基乙酸38~48%，四氫呋喃30~40%，鹼化的絲瓜絡18~25%,濃硫酸0.15~0.3%， 加塞，於7(TC下，攪拌下回流2 3h，然後用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少 量乙醇洗滌後，放在35。C烘箱中乾燥，得到巰基官能化絲瓜絡。
本發明的另一目的是提供一種巰基官能化絲瓜絡作為吸附劑在水體系中金屬離子吸附中 的應用，特點為將製備好的巰基官能化絲瓜絡用去離子水浸泡6h，按靜態法吸附。
還可以將製備好的巰基官能化絲瓜絡用去離子水浸泡6h，按動態法吸附。
本發明的有益效果是獲得的巰基官能化絲瓜絡對Cf+的吸附容量可高達226mg/g，最 高吸附率可達99.5y。，對F^+的最大吸附量為30.12mg/g,對Zn2+的最大吸附量為41.81mg/g，對 012+的最大吸附量為29.26mg/g，具有巰基特性，可直接對水體中各種金屬離子的吸附和洗脫， 吸附效率高，吸附的速度快，選擇性強，解吸性能好，有良好的物理化學穩定性和優異的機 械穩定性，能夠在較寬的酸鹼範圍內使用，同時巰基官能化絲瓜絡具有再生能力。
具體實施例方式
實施例1
(1) 絲瓜絡預處理絲瓜絡來源於絲瓜果實，通過去皮去核而得到，將絲瓜絡剪成小 塊清水洗淨，真空乾燥後進行粉碎，用80目的篩子過篩；
(2) 將粉碎的絲瓜絡按總質量的50%,用濃度為1. 5mol/L的NaOH溶液和20%乙醇溶 液混合浸沒共沸2h，在共沸期間不斷加入NaOH溶液和乙醇混合液，以保持溶液體積恆定， 冷卻後用去離子水洗滌至pH為7，抽濾後在6(TC下烘乾，得到鹼化的絲瓜絡。
(3) 在具塞的三角瓶中，加入20mL巰基乙酸(濾除沉澱)和16mL四氫呋喃，加兩滴 濃硫酸，混勻，加入10g己經鹼化的絲瓜絡，加塞，於4(TC恆溫放置48h，然後用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌後，放在35。C烘箱中乾燥，在避光的乾燥 器中保存，獲得巰基官能化絲瓜絡。其中鹼化的絲瓜絡可以是鹼處理絲瓜絡或鹼化改性的絲 瓜絡。
實施例2
(1) 絲瓜絡預處理絲瓜絡來源於絲瓜果實，通過去皮去核而得到，將絲瓜絡剪成小塊
清水洗淨，真空乾燥後進行粉碎，用80目的篩子過篩；
(2) 將粉碎的絲瓜絡按總質量的50%,用濃度為1.5mol/L的NaOH溶液和20%乙醇溶液 混合浸沒共沸lh，在共沸期間不斷加入NaOH溶液和乙醇混合液，以保持溶液體積很定，然 後用450W微波間歇輻射20min，冷卻後用去離子水洗滌至pH為7,抽濾後在60'C下烘乾， 得到鹼化的絲瓜絡。
(3) 在具塞的三角瓶中，加入20mL巰基乙酸(濾除沉澱)和16mL四氫呋喃，加兩滴 濃硫酸，混勻，加入10g已經鹼化的絲瓜絡，加塞，於7(TC下,攪拌下回流2h，然後用去離 子水洗漆、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌後，放在35'C烘箱中乾燥，在避光的 乾燥器中保存，獲得巰基官能化絲瓜絡。 其中鹼化的絲瓜絡可以是鹼處理絲瓜絡或鹼化改性的絲瓜絡。
巰基官能化絲瓜絡應用方法將製備好的巰基官能化絲瓜絡用去離子水浸泡6h,按一種 是靜態吸附法，另一種是動態吸附法，對金屬離子吸附進行應用。
用靜態吸附法測定吸附性能，取不同濃度的金屬離子溶液20mL，在相同條件下加入等量 的巰基官能化絲瓜絡，震蕩吸附4h取清液，用原子吸收測定清液中金屬離子的濃度，根據吸 附前後金屬離子溶液濃度變化計算出吸附率。
用動態法測定吸附性能，將一定量的巰基官能化絲瓜絡以溼法裝入吸附柱，取不同濃度 的金屬離子溶液，用稀酸和稀鹼調節pH值，以5 mL/min的流速通過吸附柱，測定過濾液和 柱上吸附的金屬離子量，由此計算吸附率。
按上述方法製備巰基官能化絲瓜絡在金屬離子吸附中的應用。本發明的巰基絲瓜絡在金 屬離子吸附領域的應用為直接對水體中各種金屬離子的吸附和洗脫。其方法是-
(1)對於含有K+、 Na+、 Ca2+、 Mg2+、 Cu2+、 Zn2+、 Cd2+、 Fe3+、 Ag+、 Co2+、 Ni2+、 Pb2+、 Se4+、 Pt4+、 Pd、 Au3+中的一種或幾種的待處理水體系，採用巰基官能化絲瓜絡用靜態吸附 的方法進行水處理，即取巰基官能化絲瓜絡浸沒於待處理水體系中，震蕩吸附4h，其吸附 規律如下
a. 對於鹼金屬和鹼土金屬如有K+、 Na+、 Ca2+、 Mg^等不吸附，所以說試樣中存在鹼金 屬和鹼土金屬時不影響巰基官能化絲瓜絡的吸附性能。 、
b. 對於貴金屬離子有較強的吸附性能，吸附強弱順序為Pt4+>Pd 〉 Au3+ 〉 Ag+。
c. 對重金屬離子也有較強的吸附性能，吸附強弱順序為Se4+、 Ag+> Cu2+〉 Fe3+， Pb2+ 〉Zn2+> Cd2+> Co2+、 Ni2+。
吸附容量與金屬離子濃度、巰基官能化絲瓜絡用量、吸附溫度、溶液體系的pH值等因 素有關。(2)對於含有K+、 Na+、 Ca2+、 Mg2+、 Cu2+、 Zn2+、 Cd2+、 Fe3+、 Ag+、 Co2+、 Ni2+、 Pb2+、 Se4+、 Pt4+、 Pd、 Au3+中的一種或幾種的待處理水體系，採用巰基官能化絲瓜絡用動態吸附 的方法進行水處理，其吸附的規律同上，吸附容量與金屬離子濃度、巰基官能化絲瓜絡用量、 吸附溫度、溶液體系的pH值、溶液的流速等因素有關。
獲得的巰基官能化絲瓜絡對Cf+的吸附容量可高達226mg/g，最高吸附率可達99.5%， 對Fe^的最大吸附量為30.12mg/g，對Zr^的最大吸附量為41.81mg/g,對0/+的最大吸附量為 29.26mg/g。
權利要求
1.一種巰基官能化絲瓜絡製備方法，其特徵是在具塞的三角瓶中，按如下組成質量百分比加入，巰基乙酸38～48％，四氫呋喃30～40％，鹼化的絲瓜絡18～25％，濃硫酸0.15～0.3％，加塞，於40℃恆溫放置48h，然後用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌後，放在35℃烘箱中乾燥，得到巰基官能化絲瓜絡。
2. —種巰基官能化絲瓜絡製備方法，其特徵是在具塞的三角瓶中，按如下組成質量百分比加入，巰基乙酸38~48%，四氫呋喃30~40%，鹼化的絲瓜絡18~25%，濃硫酸0.15~0.3%，加塞，於7(TC下，攪拌下回流2 3h，然後用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌後，放在35。C烘箱中乾燥，得到巰基官能化絲瓜絡。
3. —種巰基官能化絲瓜絡作為吸附劑在水體系中金屬離子吸附中的應用，其特徵是將審!f備好的巰基官能化絲瓜絡用去離子水浸泡6 h，按靜態法吸附。
4. 一種巰基官能化絲瓜絡作為吸附劑在水體系中金屬離子吸附中的應用，其特徵是將製備好的巰基官能化絲瓜絡用去離子水浸泡6 h，按動態法吸附。
全文摘要
本發明公開了一種巰基官能化絲瓜絡製備方法及應用技術，特徵是在具塞的三角瓶中，按質量百分比加入巰基乙酸，四氫呋喃，鹼化的絲瓜絡，濃硫酸，加塞，於40℃恆溫放置48h，然後用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌後，放在35℃烘箱中乾燥，獲得的巰基官能化絲瓜絡對金屬離子的吸附量大，具有巰基特性，可直接對水體中各種金屬離子的吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，選擇性強，解吸性能好，有良好的物理化學穩定性和優異的機械穩定性，能夠在較寬的酸鹼範圍內使用，同時巰基官能化絲瓜絡具有再生能力。
文檔編號B01J20/30GK101670273SQ20091001916
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月28日 優先權日2009年9月28日
發明者李慧芝, 許崇娟 申請人:濟南大學