[发明专利]一种化学改性纳米纤维素吸附材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种化学改性纳米纤维素吸附材料的制备方法，包括以下步骤：含环氧基的硅烷偶联剂与纳米纤维素反应；制得硅烷偶联剂改性纳米纤维素；与甘氨酸反应制得化学改性纳米纤维素；其中，含环氧基的硅烷偶联剂与纳米纤维素反应，具体包括以下步骤：纳米纤维素经干燥后加入到有机溶剂超声分散中；加入含环氧基的硅烷偶联剂于40～120℃反应3～8小时；加入甘氨酸继续反应2～6小时，分离得到化学改性纳米纤维素。本发明的制备方法得到的纳米纤维素表面含有羟基及其他改性基团，使得它具有良好的亲水性，可以和金属离子发生作用，进而可以富集水相中的重金属离子。

技术领域

本发明属于吸附材料制备领域，涉及一种化学改性纳米纤维素吸附材料的制备方法。

背景技术

随着现代工业的快速发展，许多含有重金属离子的污染物排入河流、土壤、污染了环境。重金属离子难以被微生物降解，可长期潜伏在土壤中并随食物链进入植物体、动物体乃至人体，在人体内蓄积，危害人体健康。因此，在环境保护备受重视的今天，重金属的回收利用就显得尤为重要。目前，去除重金属离子的方法主要有吸附法、交换法及螯合作用3种。利用纤维素基吸附材料来吸附、分离、提取过渡金属离子和贵重金属离子，对环境保护有重要意义。一方面，因为纤维素是自然界最为丰富的可再生高分子资源，具有无污染、易生物降解等优点。另一方面，纤维素来源丰富且价格低廉，棉花、木材、棉短绒、木浆、蔗渣、黄麻、棉秆、竹子、树皮等都是天然纤维的主要来源。随着科学技术的发展和人们对资源需求的增多，纤维素的高值化利用研究就更加有意义。利用纤维素制备高吸附材料是纤维素高值化利用的一个方面。近年来，以纤维素及其衍生物来制备高吸附材料在国内外生产研究中得到了越来越多的重视。

纤维素材料作为重金属的吸附材料，存在吸附量低的问题，难以对水、土壤中的微量的重金属进行有效的去除。纳米纤维素是一种从植物纤维中分离出来的绿色高性能纤维，具有较强的吸附能力和较大的吸附容量，且表面富含羟基于功能化改性。纳米纤维素表面含有羟基及其他改性基团，使得它具有良好的亲水性，可以和金属离子发生作用，进而可以富集水相中的重金属离子，提高纳米纤维素的吸附性能，为解决纤维素材料存在的吸附量低问题提供了一种新的途径。

发明内容

为解决上述问题，本发明针对现有去除重金属离子的方法，提供了一种具有良好亲水性，高吸附性的化学改性纳米纤维素的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种化学改性纳米纤维素吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

含环氧基的硅烷偶联剂与纳米纤维素反应；

制得硅烷偶联剂改性纳米纤维素；

与甘氨酸反应制得化学改性纳米纤维素；

其中，含环氧基的硅烷偶联剂与纳米纤维素反应，具体包括以下步骤：

纳米纤维素经干燥后加入到有机溶剂超声分散中；

加入含环氧基的硅烷偶联剂于40～120℃反应3～8小时；

加入甘氨酸继续反应2～6小时，分离得到化学改性纳米纤维素。

优选地，所述有机溶剂为芳烃或脂类化合物或烷烃或卤代烃化合物。

优选地，所述有机溶剂为二甲苯或甲苯或乙酸乙酯或环己烷或二氯甲烷。

优选地，所述纳米纤维素与含环氧基的硅烷偶联剂的投料质量比为1.0：0.05～0.20。

优选地，所述含环氧基的硅烷偶联剂与甘氨酸的投料物质的量比为1.0：0.8～1.5。

优选地，所述有机溶剂的体积用量以纳米纤维素的质量计为30～200ml/g。

优选地，所述含环氧基的硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷。