以羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺为原料合成吸附Zn²⁺树脂的方法

以羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺为原料合成吸附Zn²⁺树脂的方法
【专利摘要】本发明公开了以羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺为原料合成吸附Zn2+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Zn2+树脂。最佳产品在1000mlZn2+浓度为10ppm的溶液中对Zn2+的吸附量为35.77mg/g，去除率为98.78%。本发明吸附Zn2+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Zn2+树脂对Zn2+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Zn2+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Zn2+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Zn2+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。锌对鱼类和水生动物的毒性比对人和温血动物大很多倍。锌在土壤中富集，会使植物体中也富集而导致食用这种植物的人和动物害。用含锌污水灌溉农田对农作物特别是小麦影响较大，会造成小麦出苗不齐，分蘖少，植株矮小、叶片萎黄。过量的锌还会使土壤失去活性，细菌数目减少，土壤中的微生物作用减弱。我国规定生活饮水的锌含量不得超过1.0mg/L，工业废水中锌及其化合物的最高排放浓度为5.0mg/L，车间空气中氧化锌的最高容许浓度为5.0mg/L ο

【发明内容】

[0003]本发明提供了一种操作工艺简单、吸附Zn2+能力强、吸附量及去除率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与一定量的去离子水混合，配制氢氧化钠溶液按一定水解度将其与丙烯酰胺溶液反应;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溶液及一定量的交联剂N，N'_亚甲基双丙烯酰胺溶液，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Zn2+树脂。上述使用的引发剂过硫酸钾配制为浓度为10mg/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100mlZn2+浓度为1ppm的溶液中对Zn2 +的吸附量为35.77mg/g，去除率为96.05%。在100mlZn2+浓度为400ppm的溶液中对Zn2+的吸附量为1050.22mg/g，去除率为94.89%。
本发明的优点:
(1)羧甲基马铃薯淀粉易溶于水，在吸附Zn2+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Zn2+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Zn2+树脂的工艺流程图图2是引发剂用量对初始浓度为1ppm的Zn2+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Zn2+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Zn2+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Zn2+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Zn2+树脂吸附量的影响曲线
图7是Zn2+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6ml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Zn2+树月旨，本实施例所制得的吸附Zn2+树脂在100mlZn2+浓度为1ppm的溶液中对Zn2+的吸附量为35.77mg/g，去除率为96.05%，在100011112112 +浓度为400??111的溶液中2112 +的吸附量为1050.22mg/g，去除率为94.89%。
[0008]实施例2:称取25g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Zn2+树月旨，本实施例所制得的吸附Zn2+树脂在100mlZn2+浓度为1ppm的溶液中对Zn2+的吸附量为27.95mg/g，去除率，94.62%。
[0009]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Zn2+树月旨，本实施例所制得的吸附Zn2+树脂在100mlZn2+浓度为1ppm的溶液中对Zn2+的吸附量为15.90mg/g，去除率为91.26%。
[0010]实施例4:称取12.5g丙烯酰胺，溶解于25ml去离子水中，称取3.52g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Zn2+树脂，本实施例所制得的吸附Zn2+树脂在100mlZn2+浓度为1ppm的溶液中对Zn2+的吸附量为30.91mg/g，去除率为95.32%。
[0011]实施例5: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65ml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Zn2+树月旨，本实施例所制得的吸附Zn2+树脂在100mlZn2+浓度为1ppm的溶液中对Zn2+的吸附量为35.20mg/g，去除率为96.78%。
【主权项】
1.本发明提供了一种操作工艺简单、吸附Zn2+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Zn2+树脂;上述使用的引发剂过硫酸钾配制成浓度为I Omg/ml的溶液、交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺配制成浓度为2.5mg/ml的溶液。2.根据权利要求1所述的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Zn2+树脂，最佳条件下的产品在100mlZn2+浓度为1ppm的溶液中Zn2+的吸附量为.35.77mg/g，去除率为96.05%，在100011112112 +浓度为400??111的溶液中2112 +的吸附量为.1050.22mg/g，去除率为94.89%。3.权利要求2所述过程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Zn2+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 L亚甲基双丙烯酰胺:溶解NW-亚甲基双丙烯酰胺的水量=1:12:10:10:2.816: 6:0.024: 2.4:.0.006:2.4.
【文档编号】C08F251/00GK106008835SQ201610480306
【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, 付渊, 宋丽红, 渠清, 李茹, 柳青
【申请人】内蒙古大学