[发明专利]热塑性葡甘聚糖阳离子吸附材料及其制备方法

说明书

(一)技术领域  本发明涉及环境友好的热塑性葡甘聚糖阳离子吸附材料及其制备方法。 

(二)背景技术  目前，国内外广泛使用的吸附材料是活性碳，商业活性炭主要有颗粒活性炭、粉状活性炭、活性炭纤维、炭分子筛四种，由于其价格昂贵(150-220元/千克)，限制了其在中小型企业中的应用。虽然活性炭能够吸附许多化学物质，但对金属离子的吸附容量小，一般只有30-40mg/g，而且再生困难。离子交换树脂的吸附容量较高，但只对某些特定的离子具有吸附能力，而且再生困难，价格高。天然沸石和粘土的价格便宜，但对重金属离子的吸附容量较低，一般小于10mg/g。而且黏土矿物材料处理重金属废水存在固液分离难、吸附剂不能重复利用、易造成二次污染等问题。本发明选用各种膨胀抑制剂通过脱乙酰基技术控制葡甘聚糖乙酰基含量可得一定脱乙酰度的葡甘聚糖。将一定脱乙酰度的葡甘聚糖溶胀于水中，可制备葡甘聚糖分子链适度溶胀的低粘性高分子溶液。以适度溶胀的低粘性葡甘聚糖溶液为原料，与单体接枝共聚，可合成高接枝率的热塑性共聚材料，将热塑性葡甘聚糖共聚材料与其它可降解高分子材料进行热塑共混，造粒成型，可制备高强度的可降解葡甘聚糖热塑复合材料，经活化可得到环境友好的热塑性葡甘聚糖阳离子吸附材料。环境友好的热塑性葡甘聚糖阳离子吸附材料具有一定的形状，良好的亲水性和机械强度且耐水洗。用非石化资源，特别是可再生的生物质资源葡甘聚糖制备阳离子吸附材料，由于价格低廉具有非常重要的市场竞争优势，不消耗稀有资源；反应条件温和，消耗能源少。不仅可以有效减少传统的水处理装置，同时可以实现水的循环利用和重金属的回收利用。 

(三)发明内容

1、发明目的  本发明的目的是提供一种以天然葡甘聚糖为原料，生产一种环境友好的热塑性葡甘聚糖阳离子吸附材料的方法，为可再生资源葡甘聚糖的大规模开发利用服务。 

2、技术方案  本发明的技术方案是：将葡甘聚糖溶胀于溶胀抑制剂和碱的混合溶剂中，控温25～50℃，进行脱乙酰基反应0.5～40小时；过滤、洗去溶胀抑制剂和过量的碱，在温度30～70℃干燥12～24小时，获得脱乙酰度10％～70％的葡甘聚糖；将脱乙酰度10％～70％的葡甘聚糖溶胀于水中，加入接枝单体和引发剂，控温于20～80℃反应2～8小时；过滤清洗，在温度30～70℃干燥12～24小时，即得到热塑性葡甘聚糖；添加增塑剂，在120～200℃条件下将热塑性葡甘聚糖与可降解高分子材料于双螺杆挤塑机中共混造粒成型；造粒成型的材料于pH10～14碱性溶液中活化0.5～24小时，即得到热塑性葡甘聚糖阳离子吸附材料。环境友好的热塑性葡甘聚糖阳离子吸附材料的组分及重量比为：葡甘聚糖20～100份，浓度为0.5～50％的葡甘聚糖溶胀抑制剂100～300份，水100～500份，碱0.5～20份，引发剂1～5份，接枝单体20～300份，可降解高分子0.5～50份，增塑剂1～20份；所述的葡甘聚糖是从植物魔芋、菊芋、蕉藕，微生物细菌中提取的葡甘聚糖，平均粒径为1～200um；所述的浓度为0.5～50％的葡甘聚糖溶胀抑制剂为乙醇、丙三醇、丁醇、四硼酸钠中的一种或两种以上的任意组合，以重量比与水配制成0.5～50％的溶液；所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠中的一种或两种以上的任意组合；所述的引发剂为高锰酸钾，铈盐，过硫酸盐，亚硫酸盐，过氧化氢、Fe2+，Cu+，Na2S2O3中的一种或两种以上的任意组合；所述的接枝单体为乙烯酸乙酯，丙烯酸甲脂，甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种以上的任意组合；所述的可降解高分子为聚乳酸，聚碳酸酯，聚羟基烷酸酯等可解类高分子中的一种或两种以上的任意组合；所述的增塑剂为丙三醇，聚乙二醇，邻苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一种或两种以上的任意组合。