一種超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑及其制備和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑及其制備和應(yīng)用，屬于吸附材料制備工藝領(lǐng)域。其制備方法包括：（1）端氨基超支化聚合物的合成；（2）端氨基超支化聚酰胺改性的殼聚糖的合成。本發(fā)明提供的超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑，利用戊二醛作為交聯(lián)劑，以殼聚糖為載體，在戊二醛的交聯(lián)作用下將端氨基超支化聚酰胺負(fù)載于殼聚糖上，合成一種固相萃取材料。本發(fā)明通過在殼聚糖上引入大量含氮基團(tuán)，增加活性基團(tuán)含量，提高吸附劑的吸附性能，鍵合牢固、性質(zhì)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，富集倍數(shù)較大。該吸附劑可用于環(huán)境水樣中重金屬銅離子以及染料的吸附。
【專利說明】
一種超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑及其制備和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于吸附材料制備工藝領(lǐng)域，具體涉及一種超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)廢水的隨意排放是造成水體污染的一大元兇，其中所包含的大量有毒重金屬和染料更是會對生物體造成嚴(yán)重的損害。嚴(yán)格控制工業(yè)、城市及農(nóng)業(yè)污水的排放，采取有效的技術(shù)治理已受到污染的水體，已成為人類共同面臨的環(huán)境問題。吸附法作為一種污水處理方法，由于其具有成本低，效率高，操作簡單，耗時短，并且還能夠和其他的污水治理技術(shù)相互補(bǔ)充應(yīng)用等優(yōu)點，已經(jīng)得到了大規(guī)模的運用。然而，對于用于不易降解的污染物的吸附劑的研究相對較少。因此，為了解決這類污染物的處理問題，研究制備新型的高效廉價的吸附材料，就成為了目前備受關(guān)注的研究方向。
[0003]殼聚糖在自然界中含量豐富，原料易得，與生物之間具有良好的相容性，并且能夠降解，是一類極具發(fā)展前景的天然高分子材料。殼聚糖分子中包含有大量的-NH2和-0H，被廣泛運用于水污染的治理中，如染料廢水的脫色、污水中重金屬離子的回收等，故殼聚糖可以通過交聯(lián)、接枝、?；?、醚化等化學(xué)方法實現(xiàn)改性制備出具有不同理化特性和用途的殼聚糖衍生物。目前，尚無將端氨基超支化聚酰胺負(fù)載于殼聚糖上用作固相萃取吸附劑的相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑及其制備和應(yīng)用。本發(fā)明所提供的超支化聚酰胺接枝殼聚糖固相萃取材料，其將端氨基超支化聚酰胺負(fù)載于殼聚糖上，增加活性基團(tuán)含量，鍵合牢固、性質(zhì)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，吸附容量較大，富集倍數(shù)高，其對于環(huán)境中重金屬銅離子以及染料吸附富集能力良好。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)合成端氨基超支化聚合物:在冰水浴條件下，用恒壓漏斗緩慢滴加43mL丙烯酸甲酯和100 mL甲醇的混合溶液至52 mL二亞乙基三胺中，全部加入后在氮氣保護(hù)的條件下常溫反應(yīng)4 h;然后減壓除去甲醇，再在減壓條件下繼續(xù)升溫至150°C，反應(yīng)4 h，最后得到淡黃色粘稠產(chǎn)物，即得超支化聚合物；
(2)合成端氨基超支化聚酰胺改性的殼聚糖:將2g殼聚糖均勻分散在100mL蒸餾水中，然后加入Iml戊二醛混合均勻，得到混合液;混合液于25°C保溫反應(yīng)0.5 h后，再往混合液中滴加超支化聚合物，升溫至50°C反應(yīng)，即得端氨基超支化聚酰胺改性的殼聚糖;用蒸餾水及無水乙醇交替洗滌至洗液澄清，然后將端氨基超支化聚酰胺改性的殼聚糖置于蒸餾水中恒溫振蕩3 h，將未反應(yīng)的戊二醛及超支化聚合物除去，充分水洗后置于45°C真空干燥箱中烘干至恒重，碾磨后過100目篩網(wǎng)，制得吸附劑。如上所述的超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑的應(yīng)用:用于環(huán)境水樣中對重金屬和染料的吸附。
[0006]本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于:(1)本發(fā)明合成的超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑，是以殼聚糖為基體，并接入端氨基超支化聚酰胺，具有很好的穩(wěn)定性;結(jié)合了端氨基超支化聚酰胺大量含氮基團(tuán)和殼聚糖吸附功能，可以提尚其吸附能力；(3)本發(fā)明合成的超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑，具有富集倍數(shù)大，重現(xiàn)性好的優(yōu)點?！靖綀D說明】
[0007]圖1為CS-PAMAM吸附銅離子、孔雀石綠以及日落黃的吸附率隨溶液初始pH值的變化圖；圖2為吸附劑的用量對銅離子、孔雀石綠以及日落黃的吸附率的影響效果圖；圖3為孔雀石綠溶液的初始濃度對吸附效果的影響效果圖；圖4為日落黃溶液的初始濃度對吸附效果的影響效果圖；圖5為銅離子溶液的初始濃度對吸附效果的影響效果圖。【具體實施方式】
[0008]為進(jìn)一步公開而不是限制本發(fā)明，以下結(jié)合實例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0009]實施例1超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑的制備(1)合成端氨基超支化聚合物:首先向250 mL三口燒瓶中加入52 mL二亞乙基三胺，然后用恒壓漏斗緩慢滴加43 mL丙烯酸甲酯和100 mL甲醇的混合溶液(滴加過程中用冰水浴冷卻)，全部加入后在氮氣保護(hù)的條件下常溫反應(yīng)4 h，得到淡黃色透明液體;然后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將所得產(chǎn)物減壓除去甲醇，再在減壓條件下繼續(xù)升溫至150°C，反應(yīng)4 h，最后得到淡黃色粘稠產(chǎn)物，即端氨基超支化聚合物PAMAM;(2)合成端氨基超支化聚酰胺改性的殼聚糖:在裝有100 mL蒸餾水的250 mL三口燒瓶中加入2 g殼聚糖，機(jī)械攪拌至殼聚糖均勻分散在蒸餾水中；另將1 mL戊二醛加入到裝有蒸餾水的燒杯中，混合均勻，于25°C保溫反應(yīng)0.5 h，再滴加步驟(1)制得的端氨基超支化聚合物PAMAM，升溫至50°C反應(yīng)，所得淡黃色固體即端氨基超支化聚酰胺改性的殼聚糖(CS-PAMAM);用蒸餾水及無水乙醇交替洗滌至洗液澄清，并將該吸附材料置于蒸餾水中恒溫振蕩3 h，將未反應(yīng)的戊二醛及PAMAM洗去；充分水洗后將吸附材料置于45°C真空干燥箱中烘干至恒重，碾磨后過100目篩網(wǎng)，備用。[〇〇1〇] 1、pH對超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑吸附性能的影響通過對不同pH值溶液的靜態(tài)試驗，采用火焰原子吸收法(FAAS)測得其吸收率。圖1為 CS-PAMAM吸附銅離子、孔雀石綠以及日落黃的吸附率隨溶液初始pH值的變化情況。其初始孔雀石綠的濃度:100 ppm;吸附劑用量:10 mg;振蕩時間:2 h;溫度:25°C;試樣體積:10 mL。初始日落黃的濃度:50 ppm;吸附劑用量:10 mg;振蕩時間:2 h;溫度:25°C;試樣體積: 10 mL。初始Cu(II)的離子濃度:20 ppm;吸附劑用量:10 mg;振蕩時間:30 min;試樣體積: 10 mL;25°C。
[0011]2、吸附劑用量的優(yōu)化吸附劑的用量對目標(biāo)物的吸附率有較大的影響。本實驗分別考察了吸附劑在2-20 mg 的情況下對銅離子、孔雀石綠和日落黃吸附性能的影響，結(jié)果如圖2所示，吸附率均隨著吸附劑用量的增加而升高。初始階段吸附劑對重金屬離子和染料的吸附都很快，隨著吸附劑用量的增加，銅離子的吸附率從52%增加到98%，孔雀石綠的吸附率從78%增加到98%，日落黃的吸附率從79%增加到97%，然后吸附速度逐漸變緩，最后出現(xiàn)一個平臺，此時吸附達(dá)到平衡狀態(tài)。為使其吸附效果較好，并且節(jié)約吸附劑的用量，故而本實驗對于銅離子、孔雀石綠和日落黃的后續(xù)實驗吸附劑用量分別采用10 mg、5 mg、10 mg。[0〇12]3、飽和吸附容量孔雀石綠、日落黃以及銅離子溶液初始濃度對吸附效果的影響，結(jié)果見圖3,圖4和圖5 所示。由圖可知，當(dāng)孔雀石綠、日落黃以及銅離子溶液分別在較低濃度時，其吸附容量隨之增加而增加，當(dāng)三者初始濃度較高時，則出現(xiàn)平臺，說明吸附劑對它們的吸附達(dá)到了飽和狀態(tài)。實驗結(jié)果顯示吸附劑CS-PAMAM對孔雀石綠、日落黃以及銅離子的飽和吸附容量分別為 500 mg/g，200 mg/g和80 mg/g。
[0013]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
1.一種超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑，其特征在于:以戊二醛為交聯(lián)劑，以殼聚糖為載體，將超支化聚酰胺接枝到殼聚糖上，制得超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑，其特征在于:所述的超支化聚酰胺的制備方法為:在冰水浴條件下，用恒壓漏斗緩慢滴加43 mL丙烯酸甲酯和100 mL甲醇的混合溶液至52 mL二亞乙基三胺中，全部加入后在氮氣保護(hù)的條件下常溫反應(yīng)4 h;然后減壓除去甲醇，再在減壓條件下繼續(xù)升溫至150°C，反應(yīng)4 h，最后得到淡黃色粘稠產(chǎn)物，即得超支化聚合物。3.—種制備如權(quán)利要求1或2所述的超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑的方法，其特征在于:將2g殼聚糖均勻分散在100 mL蒸餾水中，然后加入Iml戊二醛混合均勻，得到混合液;混合液于25°(:保溫反應(yīng)0.5 h后，再往混合液中滴加超支化聚合物，升溫至50°C反應(yīng)，即得端氨基超支化聚酰胺改性的殼聚糖；用蒸餾水及無水乙醇交替洗滌至洗液澄清，然后將端氨基超支化聚酰胺改性的殼聚糖置于蒸餾水中恒溫振蕩3 h，將未反應(yīng)的戊二醛及超支化聚合物除去，充分水洗后置于45°C真空干燥箱中烘干至恒重，碾磨后過100目篩網(wǎng)，制得吸附劑。4.一種如權(quán)利要求1所述的超支化聚酰胺接枝殼聚糖吸附劑的應(yīng)用，其特征在于:用于環(huán)境水樣中對重金屬和染料的吸附。
【文檔編號】B01J20/30GK105964227SQ201610295280
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】呂海霞, 凌云霞飛, 于巖
【申請人】福州大學(xué)