[发明专利]一种超支化半纤维素聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种超支化半纤维素聚合物及其制备方法和应用，涉及聚合物吸附材料技术领域，具体涉及一种超支化半纤维素聚合物及其制备方法和应用。本发明采用从废液中提取的半纤维素为原料，经马来酸酐、二羟甲基丙酸逐步改性，得到超支化半纤维素聚合物，制备方法操作简便易行，成本低廉，绿色环保。本发明提供的超支化半纤维素聚合物具有大量的端羧基和大量支化结构，形成空间网状结构，对酸性染料具有很好的吸附效果，对甲基红染料的吸附量可达到720～825mg/g，对溴甲酚绿染料的吸附量可达到515～675mg/g，对溴酚蓝染料的吸附量可达到825～912mg/g，同时具有可降解性，具备良好的经济效益和发展前景。

技术领域

本发明涉及聚合物吸附材料技术领域，具体涉及一种超支化半纤维素聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

目前，废水尤其是染料废液中有机污染物成分复杂，大部分为芳香族卤化物、芳香族硝基化合物、芳香族胺类化学物、联苯等多苯环取代化合物，以及重金属等，生物毒性都较大，能够致癌、致畸、致突变，而且含量高，对环境污染的危害非常大。如果染料废水不加处理直接排放，将会对日益紧张的饮用水源造成极大的威胁。因此，人们对废水的处理提出了迫切要求。

常用的废水处理方法有絮凝沉淀法、化学氧化法、电化学法、膜分离法、吸附法等方法。其中，吸附法是处理水污染的一种常规且简便有效的方法。然而现有技术中常用吸附剂的吸附效果不理想且不易自然降解，因此，制备选择性吸附能力强、绿色环保的新型吸附剂已刻不容缓。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超支化半纤维素聚合物及其制备方法和应用，本发明提供的超支化半纤维素聚合物对于酸性染料吸附效果好且可生物降解。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种超支化半纤维素聚合物，具有式I所示结构：

式I为

式I中，R₁为

所述超支化半纤维素聚合物的取代度为0.58～0.80；

述超支化半纤维素聚合物的聚合度为60～130。

本发明提供了一种超支化半纤维素聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将半纤维素与马来酸酐进行第一酯化反应，得到半纤维素马来酸酯；

(2)将所述半纤维素马来酸酯与二羟甲基丙酸进行第二酯化反应，得到超支化半纤维素聚合物前驱体；

(3)将所述超支化半纤维素聚合物前驱体与二羟甲基丙酸进行第三酯化反应，得到具有式I所示结构的超支化半纤维素聚合物。

优选地，所述马来酸酐与半纤维素的摩尔比为(2～6)：1；所述二羟甲基丙酸与半纤维素马来酸酯的摩尔比为(2～6)：1；所述二羟甲基丙酸与超支化半纤维素聚合物前驱体的摩尔比为(2～6)：1。

优选地，所述半纤维素是由粘胶纤维生产废液中提取得到。

优选地，所述半纤维素的组成包括：木糖75～83％，甘露糖10～12％，葡萄糖6～11％，半乳糖0.9～1.4％，余量为葡萄糖醛酸。

优选地，所述步骤(1)具体包括：在无水氯化锂、N-溴代丁二酰亚胺和N,N-二甲基甲酰胺存在条件下，将半纤维素与马来酸酐在50～70℃条件下进行第一酯化反应，至体系酸值不变，得到半纤维素马来酸酯。

优选地，所述步骤(2)具体包括：在对甲苯磺酸和N,N-二甲基甲酰胺存在条件下，将所述半纤维素马来酸酯与二羟甲基丙酸在120～140℃条件下进行第二酯化反应，至体系酸值不变，得到超支化半纤维素聚合物前驱体。