[发明专利]一种重金属离子吸附材料及在水体清洁领域的应用

说明书

本发明涉及一种重金属离子吸附材料及在水体清洁领域的应用。本发明首先提供了一种木质素酚化改性方法：采用焦性没食子酸作为酚化试剂，在酸性条件下反应得到酚化木质素。本发明提供的酚化改性方法可以有效降低有毒试剂的用量，能够获得酚羟基位点更加丰富的产物。并且经过酚化改性后，进一步与多胺物质发生迈克尔加成反应，制备聚酚胺改性木质素，同时富含酚羟基和氨基活性基团，更有利于对重金属离子的吸附。基于上述聚酚胺质素制备的重金属离子吸附材料制备简单、性能稳定、成本低廉，通过酚化改性增加了木质素的反应活性，增加了木质素的利用性，通过提高酚羟基的活性，促进其在水体污染处理领域中的应用。

技术领域

本发明属于木质素改性技术领域，具体涉及一种聚酚胺改性木质素方法以及该方法制备的聚酚胺改性木质素，还涉及一种重金属离子吸附材料及所述吸附材料在水体清洁领域的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

木质素作为自然界中储量第二丰富的天然高分子，其来源广泛，可再生性好是取之不尽用之不竭的可再生化工原料。如从制浆造纸行业的副产品中提取出的木质素一般以木质素的类型存在，分子量在几百到几百万之间，具有显著的分散性，且具有良好的物理化学性能，可用于重金属离子，染料和有机污染物的去除。

由于木质素的活性位点较少，将其直接作为吸附剂应用的价值不高。但是木质素的酚羟基及酚羟基邻位的活性氢原子容易发生化学反应，可以通过化学反应引入具有吸附性能的官能团，赋予木质素优异的性能。因此，对木质素进行化学改性(如氧化、磺甲基化、烷基化等)，获得具有高性能的木质素基吸附材料成为近些年的研究热点。其中一个改进方向中，以碱木质素为原料，分别与胺类物质(如三乙烯四胺、二乙醇胺和L-天冬酰胺)反应生成胺基类木质素，可以有效提高吸附容量。上述改性过程中，木质素的酚化有利于增加木质素中的酚羟基含量，降低木质素分子量，有助于提高木质素的水溶性，同时为后续结构的改性提供了更为丰富的反应位点。经过酚化改性后，进一步与多胺物质发生迈克尔加成反应，制备聚酚胺改性木质素，同时富含酚羟基和氨基活性基团，更有利于对重金属离子的吸附。

发明人认为，目前的木质素酚化改性还存在以下问题：

1.在现有的木质素改性方法中，主要利用苯酚对木质素进行酚化改性，引入的基活性基团相对较少。

2.在现有的木质素改性方法中，木质素的用量相对较少，并且通常需要在加热的条件下反应。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明首先提供了一种木质素的酚化方法，采用焦性没食子酸作为酚化试剂。焦性没食子酸是一种多取代的芳基化合物，含有大量的酚羟基，利用焦性没食子酸对木质素进行酚化改性，提高木质素酚羟基的含量，增加其活性位点，采用该方法可以有效减少苯酚类有毒酚化试剂的使用，在提供反应产物活性的同时，还能够提高生产环境的安全性。并且经过酚化改性后，进一步与多胺物质发生迈克尔加成反应，制备聚酚胺改性木质素，同时富含酚羟基和氨基活性基团，更有利于对重金属离子的吸附。

基于上述研究成果，本发明首先提供一种基于酚化木质素的聚酚胺改性木质素的方法，及所述改性方法制备的聚酚胺改性木质素。本发明提供的改性方法简便易行，制备过程在室温条件下即可进行，容易实现工业放大生产。

上述方法提供聚酚胺改性木质素中，酚羟基活性位点数量增加，有利于提高木质素在水环境中的溶解效果，从而提升吸附效果。进一步的，本发明还在上述酚化木质素的基础上通过进一步反应引入氨基，制备了一种含有大量活性基团的新型吸附材料，该吸附材料对重金属离子显示出良好的吸附性能。不仅提高了木质素的应用性能，也在污水治理领域具有广泛的应用性能。因此，本发明还提供上述重金属离子吸附材料及其制备方法。