巯基纤维的制备方法

专利名称：巯基纤维的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于处理废水的改性高分子材料制备方法。具体地说，涉及一种用于去除水中有害离子Pt(IV)、Pd(II)、As(III)、Hg(II)、Ag(I)、CH3Hg(I)、Pb(II)、Cd(II)的巯基纤维制备方法。巯基纤维与上述离子能发生吸附、配位、螯合等物理化学作用而将其截留在巯基纤维上从而达到与水分离的目的。依据离子被吸附强弱的差异，利用不同的洗脱剂可将吸附离子洗脱，巯基纤维得以再生，再生后的巯基纤维可反复使用。巯基纤维具有吸附速度快、吸附完全、吸附容量大等优点，在分析化学领域已有广泛应用。现有巯基纤维(巯基棉)制备技术系用纯棉纤维在醋酸、乙酸酐介质中与巯基乙酸进行酯化反应再经过水洗、干燥等工序得到。在此技术中所用原料-巯基乙酸的合成工艺路线长特别是巯基乙酸分离提纯工序需消耗大量的有机溶剂和能量，价格昂贵，限制了巯基纤维推广应用，目前市场也无商品化巯基纤维供应。
本发明的目的是提供能够克服上述现有技术的弊端，提供一种用于处理废水中重金属并具有低能耗、低成本、低污染的巯基纤维制备方法。
本发明的技术方案是采用卤代酸和含硫化合物为原料替代巯基乙酸，纤维素经酯化、巯基化、酸化、还原、水洗、干燥等工序合成巯基纤维。
本发明的目的是这样实现的巯基纤维制备工艺路线1纤维素与卤代酸的酯化-烷基卤的巯基化-酸化-还原-水洗-干燥。
纤维素与卤代酸的酯化纤维素与卤代酸在醋酸、醋酸酐水溶液中，少量硫酸催化，20℃～40℃，反应1～3天，过滤，水洗。
烷基卤的巯基化酯化物中加入含硫化合物硫氢化钠(或者硫化氢、硫化钠、硫化钾、硫氢化钾、硫代硫酸盐、多硫化物和硫脲)水溶液，反应温度大于50℃，时间5～120分钟。
酸化用无机酸对上述物料进行酸化。
还原在酸化液中边搅拌边缓慢加入锌粉。
水洗还原后的物料去除水液，用水水洗至中性。
干燥巯基纤维经压滤后放入30℃～40℃烘箱烘1～3小时。
巯基纤维制备工艺路线2卤代酸巯基化-巯基酸与纤维素酯化-还原-水洗-干燥；卤代酸巯基化卤代酸经碱中和后加入含硫化合物硫氢化钠(或者硫化氢、硫化钠、硫化钾、硫氢化钾、硫代硫酸盐、多硫化物和硫脲)水溶液，反应温度大于50℃，反应时间5～120分钟。
巯基酸与纤维素酯化上述反应液中加入纤维素、醋酸、醋酸酐和少量硫酸催化，20℃～40℃，反应1～3天，过滤，水洗。
还原在上述物料中边搅拌边缓慢加入锌粉。
水洗还原后的物料去除水液，用水水洗至中性。
干燥巯基纤维经压滤后放入30℃～40℃烘箱烘1～3小时。
按工艺路线1或工艺路线2制备的巯基纤维含硫量(W％)为2～10％，纤维强度受损较小，可应用于处理含重金属废水。
权利要求
1.巯基纤维的制备方法，制备应用于处理废水中重金属的巯基纤维主要原料由纤维素、卤代酸、含硫化合物、醋酸、乙酸酐、硫酸、氢氧化钠和水组成，其特征在于制备工艺中的关键工序可采用(1)纤维素先与卤代酸酯化，然后，再对纤维素酯化物分子上的烷基氯进行巯基化；(2)合成的巯基酸不经精制、分离等后处理立即用于与纤维素酯化，两种中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的纤维素，其特征还在于所述的纤维素为多糖结构的天然纤维素，可以列举的有棉花、木材、亚麻、废纸、桔杆。
3.根据权利要求1所述的含硫化合物，其特征还在于所述的含硫化合物为硫化氢、硫化钠、硫化钾、硫氢化钠、硫氢化钾、硫代硫酸盐、多硫化物和硫脲。
4.根据权利要求1所述的卤代酸，其特征还在于所述的卤代酸为一氯代酸，可以列举的有氯乙酸、β-氯丙酸、γ-氯丁酸。
5.根据权利要求1所述的巯基纤维的制备方法，其特征还在于制备工艺包含a.纤维素与卤代酸的酯化；b.纤维素酯化物分子上烷基氯的巯基化；c.巯基物的酸化；d.付产物的还原；e.水洗；f.干燥等工序中至少a，b，e，f或全部工序按顺序组合制备巯基纤维。
6.根据权利要求1所述的巯基纤维的制备方法，其特征还在于制备工艺包含a.卤代酸巯基化；b.巯基酸与纤维素酯化；c.付产物的还原；d.水洗；e.干燥等工序中至少a，b，d，e或全部工序按顺序组合制备巯基纤维。
7.根据权利要求1、6所述的巯基纤维的制备方法，其特征还在于制备工艺中，由a工序合成的巯基酸不经精制、分离等后处理立即用于下道工序。
全文摘要
本发明提供一种应用于处理废水中重金属的巯基纤维制备方法。主要以纤维素、卤代酸、含硫化合物、醋酸、乙酸酐、无机酸为原料。制备工艺路线1.纤维素与卤代酸的酯化—烷基卤的巯基化—酸化—还原—水洗—干燥；2.卤代酸巯基化—巯基酸与纤维素酯化—还原—水洗—干燥；本发明的特征是制备巯基纤维无须巯基乙酸为原料，其优点是省去了合成巯基乙酸时的萃取和蒸馏等工序，减少了有机溶剂对环境的影响，降低能耗和成本。
文档编号C02F1/28GK1580337SQ03142000
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月4日 优先权日2003年8月4日
发明者施文健, 祝信贤 申请人:上海理工大学