[发明专利]一种醚键连接的多元羧基改性再生纤维素的制备方法

说明书

本发明公开了一种醚键连接的多元羧基改性再生纤维素的制备方法，首先通过皂化反应将醋酸纤维素的酯基变为羟基，再加入卤代丙二酸二乙酯发生碱催化醚化接枝反应使得卤素与羟基发生接枝反应同时卤代丙二酸二乙酯的酯基水解成羧基，最后浸入稀酸溶液中浸泡至将羧酸盐完全转变为羧基，得到醚键连接的多元羧基改性再生纤维素产品。本发明通过原位醚化反应在再生纤维素表面引入多元羧基基团，通过共价键‑醚键将多元羧基改性剂与再生纤维素牢固键合连接，羧基不易脱落，且醋酸纤维素产品不会随着羧基引入数量的增加而溶解和溶胀，可以耐受高酸碱度的水体环境，在此环境中具有更高的稳定性和吸附能力，可用于重金属离子的去除。

技术领域

本发明属于再生纤维素改性领域，具体为一种醚键连接的多元羧基改性再生纤维素的制备方法。

背景技术

随着人们对生态环境的关注，关于水污染治理的多种技术手段快速发展，水体中重金属离子的去除一直以来都是研究的热点，其中通过吸附技术将重金属离子去除是一种简单有效，且对环境最为友好的一种方法。研究表明，聚合物吸附剂在处理重金属污染废水方面具有吸附量高、重复利用性好等优点，可生物降解的材料则是环境友好型聚合物吸附剂的首选。其中，纤维素尤其是纤维素纳米纤维在重金属离子去除方面的性能较为突出。

需要注意的是，纯纤维素由于其众多的羟基而具有较弱的去除能力，为了提高其吸附能力，通常需要功能化处理以引入羧基、磺酸基、胺基、酰胺基、硫醇基等可作为配体应用的功能化基团。文献《Zhang Kai,Li Zongjie,Deng Nanping,et al.Tree-likecellulose nanofiber membranes modified by citric acid for heavy metal ion(Cu²⁺)removal[J].Cellulose,2019,26(2):945-958》中采用柠檬酸改性的方法在纤维素中引入多元羧基，但是该反应是在高温高压条件下进行，并且柠檬酸与纤维素之间通过酯键连接，对较高酸、碱性环境的耐受性较差。文献《Ricardo Chagas,Martin Gericke,RicardoB.Ferreira,et al.Synthesis and characterization of dicarboxymethyl cellulose[J].Cellulose,2020,27:1965-1974》中采用溴代丙二酸钠对纤维素粉末进行羧基化改性，但是溴代丙二酸钠为非商品化产品，并且随着纤维素中羟基被取代程度的提高，纤维素粉末的水溶性会增加，无法作为重金属离子吸附剂来应用。因此，亟待开发一种对高酸碱度水体环境有耐受性且反应条件温和、成本低、工艺过程简单的重金属离子吸附剂制备新路线和新方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种醚键连接的多元羧基改性再生纤维素的制备方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种醚键连接的多元羧基改性再生纤维素的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、将醋酸纤维素产品加入到过量强碱性溶液中，进行皂化反应将醋酸纤维素的酯基变为羟基，得到再生纤维素产品；

步骤2、将步骤1得到的再生纤维素产品、溶剂和碱活化剂混合，活化再生纤维素后，再加入卤代丙二酸二乙酯发生碱催化醚化接枝反应使得卤素与羟基发生接枝反应同时卤代丙二酸二乙酯的酯基水解成羧基，得到初产品；

步骤3、将步骤2得到的初产品经洗涤去除未反应的物质和小分子副产物完成初产品的纯化，随后浸入稀酸溶液中浸泡至将羧酸盐完全转变为羧基，得到醚键连接的多元羧基改性再生纤维素产品。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：