[发明专利]一种桔皮纤维素基阴离子表面印迹聚合物合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及桔皮的综合利用方法，尤其是对提取过类黄酮素后的残渣——生物质纤维素的一种改性方法，即在其多孔性的表面接枝合成对阴离子具有特异识别性吸附性能的印迹位点。

背景技术

工业生产过程中，若要实现废水零排放，则必须采用技术措施将回收的污染物和水质处理至回用要求，传统的污染治理方法已经不能满足。研究人员正寻求更经济、高效的技术处理各种工业废水，并实现污染物精确回收和水质控制达到供水要求。

电镀行业中的重金属铬以阴离子形式存在，碱化沉淀的效率低，某些工艺则采用离子交换树脂对铬离子进行回收，回收率较高，但也出现其他阴离子竞争交换，降低树脂的有效交换容量，导致成本升高。还有一些离子如Cl^-、F^-、Br^-等卤素离子，NO₃^-、HPO₄^-等营养元素，由于其化合物几乎都是易溶盐，难以通过沉淀法从水中分离，往往成为水处理中的难点。

如电镀液中的卤素离子具有腐蚀性，如果浓度过高，对电镀阳极具有极大破坏性。电镀行业为了节省成本，直接使用矿石粉作为镀层金属原料，经硫酸浸取后，溶液中含有卤素离子，浓度达到一定程度，则必须排放，排放的废水处理成本非常高，若能去除其中的氯离子，则废液可循环使用。但其中的氯离子去除比较困难。目前，有采取铜渣吸附、氢氧化银沉淀、加亚汞离子沉淀、离子交换法等工艺去除。沉淀法涉及加入贵金属或其他有毒重金属离子，处理费用昂贵，处置不当还可能造成环境污染。离子交换法使用的是普通硫酸根型717树脂，由于交换选择性不够，需要采取多段吸附工艺，如此则设备庞大，且再生较为困难。因此，上述传统方法处理均不理想，需开发更为经济、有效的技术和设备对其进行处理，达到保护电镀阳极的目标。

湿法烟气脱硫工艺较为成熟，应用广泛，但脱硫废水因为氯离子过高，不得不排放，其处理问题成为当前急需突破的技术难题。易溶解盐类阴离子的脱除往往采用离子交换树脂或RO膜法脱除，这些方法对水体中所有阴离子具有同样吸附或阻隔效应，不具有特异性，因此，导致成本非常高。

离子印迹技术有望解决易溶盐阴离子特异吸附和富集的问题，它起源于分子印迹技术，分子印迹技术是利用目标分子与某种聚合物单体以弱作用力相结合，如氢键、范德华力及静电引力等，再利用引发剂引发聚合反应，将单体聚合成聚合物，脱除目标分子后，聚合物的吸附位点就保留了与该目标分子形状相同的半封闭吸附空位，因此，聚合物具有对该目标分子识别性能。离子印迹技术原理与之相同。但研究发现，深入聚合物内部的吸附空位因为位阻影响，难以发挥作用。因此，后来发展了表面离子印迹技术，使用比表面积较大的支撑体，将吸附空位全部保留在支撑体的表面，令其具有较大的动力学优势。

本发明利用简单的接枝改性技术，将具有吸附位点的功能单体接枝聚合到预处理后的桔皮纤维素表面，阴离子印迹反应后，再利用交联剂闭合吸附空位，形成具有实际应用价值的桔皮纤维素基阴离子表面印迹聚合物。其特殊的合成路线，目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是：提供一种桔皮纤维素基阴离子表面印迹聚合物的合成方法，尤其是针对重金属阴和卤素离子的识别吸附和回收。

本发明的目的是这样实现的：

1、桔皮纤维素预处理：将晒干后的桔皮粉碎，过100目标准筛，利用微波辅助乙醇溶剂浸提类黄酮素，清洗后加入异丙醇进行醇化反应，之后加入氢氧化钠碱化反应，目的是将纤维素中杂质去除的同时，使表面羟基化，即在纤维素表面形成大量的羟基；

2、桔皮纤维素烷基化：加入醛类有机物，利用羟醛缩聚反应，将纤维素表面烷基化；

3、活性基团与基体接枝，提供吸附位点：由于胺基可与某些阴离子形成氢键，季铵盐又荷正电，因此这两个因素结合可形成对阴离子具有吸附作用的吸附位点。在氮气保护下，使用既有烯基又带伯胺基、叔胺基、季胺基、咪唑或吡咯的有机物分子中的一种或几种组合，在烧碱的催化下，与烷基化的桔皮纤维素发生亲电取代反应，将胺基活性基团接枝到纤维素表面，形成对阴离子具有吸附能力的吸附位点；

4、印迹反应：将上述合成的具有吸附位点的纤维素放入目标阴离子溶液中，充分吸附反应，洗去多余离子，备用；