以羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺为原料合成吸附Cu<sup>2+</sup>树脂的方法

文档序号:10643011
以羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺为原料合成吸附Cu<sup>2+</sup>树脂的方法
【专利摘要】本发明公开了以羧甲基马铃薯淀粉和丙烯酰胺为原料制备吸附Cu2+离子树脂的方法,主要特征为首先以氢氧化钠溶液水解丙烯酰胺,然后在氮气的保护下水浴加热,使羧甲基马铃薯淀粉与部分水解的丙烯酰胺在30~60℃下接枝聚合制备吸附Cu2+树脂。最佳产品在1000mlCu2+浓度为10ppm的溶液中对Cu2+的吸附量为33.13mg/g,去除率为98.78%,在1000mlCu2+浓度为400ppm的溶液中Cu2+的吸附量为918.79mg/g,去除率为94.42%。本发明吸附Cu2+离子树脂的制备具有以下优势:母体羧甲基马铃薯淀粉可溶于水中,因而不需要糊化,工艺简单易行,接枝聚合反应温度低,实用性强,制得的吸附Cu2+树脂对Cu2+离子吸附量高。
【专利说明】
以羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺为原料合成吸附Cu2+树脂的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于环境治理领域的功能高分子材料一一吸附Cu2+离子树脂的制备方法,特别是指以羧甲基马铃薯淀粉、用氢氧化钠部分水解的丙烯酰胺为主要原料制备吸附Cu2+离子树脂的方法。
【背景技术】
[0002]由于重金属具有富集性及稳定性,很难在环境中降解的特点,因此相对于其他污染,重金属污染已经成为威胁人类发展的重大环境问题。在冶炼、金属加工、机器制造、有机合成及其他工业的废水中都含有铜,其中以金属加工、电镀工厂所排废水含铜量最高,每升废水含铜几十至几百毫克。这种废水排入水体,会影响水的质量。水中铜含量达0.01mg/L时,对水体自净有明显的抑制作用;超过3.0mg/L,会产生异味;超过15mg/L,就无法饮用。若用含铜废水灌溉农田,铜在土壤和农作物中累积,会造成农作物特别是水稻和大麦生长不良,并会污染粮食籽粒。在一些小河中,曾发生铜污染引起水生生物的急性中毒事件;在海岸和港湾地区,曾发生铜污染引起牡蛎肉变绿的事件。

【发明内容】

[0003]本发明提供了一种操作工艺简单、吸附Cu2+能力强、吸附量高的树脂产品及其制备方法。
[0004]其方法及步骤如下:
将羧甲基马铃薯淀粉与一定量的去离子水混合;称取一定量的丙烯酰胺,配制氢氧化钠溶液按一定水解度将其与称好的丙烯酰胺反应;将上述羧甲基马铃薯淀粉与去离子水的混合液与用氢氧化钠部分水解的丙烯酰胺溶液在反应瓶中混合均匀,加入一定量的引发剂过硫酸钾与一定量的交联剂N,f-亚甲基双丙烯酰胺,搅拌使之均匀,通入氮气,缓慢加热,使反应体系温度逐步升高,聚合反应发生在30_60°C之间,温度继续升高达到80°C时保温1.5h,然后取出产物,经烘干、粉碎即得吸附Cu2+树脂。上述使用的引发剂过硫酸钾配制为的浓度为I Omg/ml的溶液、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺配制为浓度为2.5mg/ml的溶液。
[0005]最佳条件下的产品在lOOOmlCu2+浓度为1ppm的溶液中对Cu2 +的吸附量为33.13mg/g,在lOOOmlCu2+浓度为400ppm的溶液中Cu2+的吸附量为918.79mg/g,去除率为94.42%ο
本发明的优点:
(1)羧甲基马铃薯淀粉易溶于水,在吸附Cu2+树脂制备的过程中不需要传统的淀粉糊化工艺,工艺流程简单易行;
(2)聚合反应温度低,可减少能量消耗,实用性强;
(3)产品对Cu2+的吸附效果好。
【附图说明】
[0006]图1是羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺合成吸附Cu2+树脂的工艺流程图图2是引发剂用量对初始浓度为1ppm的Cu2+树脂吸附量的影响曲线图3是交联剂用量对初始浓度为1ppm的Cu2+树脂吸附量的影响曲线图4是丙烯酰胺水解度对初始浓度为1ppm的Cu2+树脂吸附量的影响曲线
图5是溶解羧甲基马铃薯淀粉的用水量对初始浓度为1ppm的Cu2+树脂吸附量的影响曲线
图6是羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺质量比对初始浓度为1ppm的Cu2+树脂吸附量+的影响曲线
图7是Cu2+的初始浓度对吸附量的影响曲线。
【具体实施方式】
[0007]实施例1:称取25g丙烯酰胺,溶解于25ml去离子水中,称取7.04g氢氧化钠,溶解于15ml去离子水中,将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中,室温下搅拌使丙烯酰胺水解;称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与35ml去离子水混合均匀,将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均勾,加入5ml浓度为I Omg/ml的过硫酸钾溶液、6ml浓度为2.5mg/ml的N,N'_亚甲基双丙烯酰胺溶液,通入氮气,缓慢加热使反应体系温度逐步升高,聚合反应发生在35°C,待温度上升到80°C时保温1.5h,然后取出产物,经烘干、粉碎得到吸附Cu2+树月旨,本实施例所制得的吸附Cu2+树脂在lOOOmlCu2+浓度为1ppm的溶液中对Cu2+的吸附量为
27.12mg/g,去除率为 75.91%。
[0008]实施例2:称取20g丙烯酰胺,溶解于25ml去离子水中,称取5.63g氢氧化钠,溶解于15ml去离子水中,将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中,室温下搅拌使丙烯酰胺水解;称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与30ml去离子水混合均匀,将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均勾,加入5ml浓度为I Omg/ml的过硫酸钾溶液、6ml浓度为2.5mg/ml的N,N'_亚甲基双丙烯酰胺溶液,通入氮气,缓慢加热使反应体系温度逐步升高,聚合反应发生在39 °C,待温度上升到80°C时保温1.5h,然后取出产物,经烘干、粉碎得到吸附Cu2+树月旨,本实施例所制得的吸附Cu2+树脂在lOOOmlCu2+浓度为1ppm的溶液中对Cu2+的吸附量为
28.99mg/g,去除率,80.46%。
[0009]3、实施例3:称取25g丙烯酰胺,溶解于25ml去离子水中,称取7.04g氢氧化钠,溶解于15ml去离子水中,将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中,室温下搅拌使丙烯酰胺水解;称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与30ml去离子水混合均匀,将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均匀,加入3ml浓度为I Omg/ml的过硫酸钾溶液、6ml浓度为2.5mg/ml的N,N'_亚甲基双丙烯酰胺溶液,通入氮气,缓慢加热使反应体系温度逐步升高,聚合反应发生在28°C,待温度上升到80°C时保温1.5h,然后取出产物,经烘干、粉碎得到吸附Cu2+树脂,本实施例所制得的吸附Cu2+树脂在lOOOmlCu2+浓度为1ppm的溶液中对Cu2+的吸附量为33.13mg/g,去除率为83.34%,在10001111012+浓度为40(^111的溶液中012+的吸附量为918.79mg/g,去除率为 94.42%。
[0010]实施例4:称取25g丙烯酰胺,溶解于25ml去离子水中,称取7.04g氢氧化钠,溶解于15ml去离子水中,将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中,室温下搅拌使丙烯酰胺水解;称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与30ml去离子水混合均匀,将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均匀,加入5mI浓度为I Omg/mI的过硫酸钾溶液、I OmI浓度为2.5mg/ml的N,N'_亚甲基双丙烯酰胺溶液,通入氮气,缓慢加热使反应体系温度逐步升高,聚合反应发生在29°C,待温度上升到80°C时保温1.5h,然后取出产物,经烘干、粉碎得到吸附Cu2+树脂,本实施例所制得的吸附Cu2+树脂在lOOOmlCu2+浓度为1ppm的溶液中对Cu2+的吸附量为23.81mg/g,去除率为74.91%。
[0011 ]实施例5:称取25g丙稀酰胺,溶解于25ml去离子水中,称取5.63g氢氧化钠,溶解于15ml去离子水中,将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中,室温下搅拌使丙烯酰胺水解;称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与30ml去离子水混合均匀,将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均勾,加入5ml浓度为I Omg/ml的过硫酸钾溶液、6ml浓度为2.5mg/ml的N,N'_亚甲基双丙烯酰胺溶液,通入氮气,缓慢加热使反应体系温度逐步升高,聚合反应发生在31°C,待温度上升到80°C时保温1.5h,然后取出产物,经烘干、粉碎得到吸附Cu2+树月旨,本实施例所制得的吸附Cu2+树脂在lOOOmlCu2+浓度为1ppm的溶液中对Cu2+的吸附量为24.37mg/g,去除率为 70.71%。
【主权项】
1.本发明提供了一种操作工艺简单、吸附Cu2+能力强、吸附量及去除率高的树脂产品及其制备方法,其方法及步骤如下: 将羧甲基马铃薯淀粉与一定量的去离子水混合;称取一定量的丙烯酰胺,配制氢氧化钠溶液按一定水解度将其与称好的丙烯酰胺反应;将上述羧甲基马铃薯淀粉与去离子水的混合液与用氢氧化钠部分水解的丙烯酰胺溶液在反应瓶中混合均匀,加入一定量的引发剂过硫酸钾与一定量的交联剂N,f-亚甲基双丙烯酰胺,搅拌使之均匀,通入氮气,缓慢加热,使反应体系温度逐步升高,聚合反应发生在30-60°C之间,温度继续升高达到80°C时保温.1.5h,然后取出产物,经烘干、粉碎即得吸附Cu2+树脂;上述使用的引发剂过硫酸钾配制为浓度为I Omg/ml的溶液、交联剂N,N〔亚甲基双丙烯酰胺配制为浓度为2.5mg/ml的溶液。2.上述以羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺为原料合成树脂的方法制得的吸附Cu2+树脂,最佳条件下的产品在100mlCu2+浓度为1ppm的溶液中Cu2+的吸附量为33.13mg/g,去除率为83.34%,在10001111012+浓度为400??111的溶液中012+的吸附量为918.7911^/^,去除率为.94.42%.3.按权利要求1所述最佳条件下合成的产品特指按权利要求1所述实验方案制备吸附Cu2+树脂,其中羧甲基马铃薯淀粉:溶解羧甲基马铃薯淀粉用水量:丙烯酰胺:溶解丙烯酰胺的水量:氢氧化钠:溶解氢氧化钠的水量:过硫酸钾:溶解过硫酸钾的水量:N,N亚甲基双丙烯酰胺:溶解N,N'_亚甲基双丙烯酰胺的水量=1:12:10:10:2.816: 6:0.012:1.2:.0.006:2.4.
【文档编号】B01J20/30GK106008832SQ201610479955
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】温国华, 宋丽君, 张雨亭, 宋丽红, 渠清, 李茹, 韩宗壮, 柳青
【申请人】内蒙古大学
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