[发明专利]一种木质素基聚酚胺吸附材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种木质素基聚酚胺吸附材料的制备方法。本发明提供的制备方法中，提供了一种两步胺化的制备方式，将醛类化合物首先与多胺在酸性条件下混合，再加入碱木质素中进行胺化。这种胺化方式不论酸性或碱性条件均可进行，并且能够降低酚类试剂的用量，提高产率。另外，上述木质素基聚酚胺吸附材料具有良好的吸附重金属离子的性能，对于处理含铬废水表现出良好的应用前景。

技术领域

本发明属于重金属吸附材料技术领域，具体涉及一种木质素基聚酚胺吸附材料的制备方法。

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。

近年来人们在工业生产中排放的废水已经对生态环境产生了较为严重的影响，工业废水中的有毒金属对环境的影响尤为严重。污水中铬离子以六价Cr(VI)的形式分布广泛且具有强氧化性，是高致癌性的一种重金属离子。它产生于各种工业活动，如电镀和钢铁生产、纺织工业和皮革鞣制、铝阳极氧化和铬酸盐制备，并通过废水被排放到河流、湖泊和其他水体。对人类来说，Cr(VI)具有致癌性，危害极大，可引起上腹痛、支气管炎、严重腹泻、皮炎、肝损伤等疾病。中国废水排放标准中，允许的六价铬和总铬的最大排放水平分别为0.2mg/L和0.5mg/L。

以经济有效的方式处理重金属离子污染的水一直是公众关注的热点。为了从水溶液中去除六价铬，目前已经探索出了几种有效的方法，如化学沉淀法、离子交换法、膜法、反渗透法、电渗析法和吸附法。其中，吸附法具有成本低、操作简单、能耗低等优点，在去除水溶液中的六价铬方面具有巨大的潜力。在吸附材料的选择中，由于聚多巴胺表现的强吸附特点，可根据其含有的功能基团进行新型吸附剂的设计。

木质素是自然界中第二丰富的生物量，占陆地植物细胞壁的15-35％，属于经济型资源。木质素分子结构中含有苯基丙烷部分或其衍生物的结构单元，以及存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团。可以进行氧化、还原、水解、醇解等许多化学反应。对木质素进行化学改性以提高其价值已引起越来越多的关注。木质素胺化是指在木质素结构中引入胺基的过程。木质素胺化反应的基础之一是曼尼希反应，即木质素与胺在甲醛存在下的反应。目前的常规胺化木质素产率及对重金属离子的吸附量较低。通过四种方案制备的木质素基聚酚胺产率及对重金属离子的吸附量较高。连苯三酚具有三个羟基，且在与多胺反应的过程中具有多个反应位点，可在使木质素基聚酚胺具有较高产率的同时引入较多的羟基基团，使制备的吸附剂中具备了胺基和酚羟基，对重金属离子显示出良好的吸附性能。

发明内容

基于上述技术背景，本发明提供了一种基于碱木质素胺化的木质素基聚酚胺吸附材料及制备方法，该制备方法操作方便、工艺可控、成本低廉，且在酸性与碱性都可实现碱木质素的胺化，并且制得的碱木质素基聚酚胺吸附材料具有良好的重金属吸附效果，便于推广使用，具有广泛的应用前景。

本发明第一方面，提供一种木质素基聚酚胺吸附材料的制备方法，所述制备方法包括：将醛加入酸性多胺溶液中反应，将反应后的溶液滴加至碱木质素中升温反应获得胺化的碱木质素，将胺化的碱木质素滴加至酚溶液中，反应一段时间后获得所述木质素基聚酚胺吸附材料。

发明人以往的研究中，将甲醛、木质素及多胺混合后在碱性条件下反应，本发明尝试将醛类化合物首先与多胺在酸性条件下混合，(再加入木质素中反应)得到胺化的木质素，再与酚类物质反应进行酚羟基接枝。发明人发现，基于上述反应方式得到的醛类化合物(醛与胺反应得到的溶液)能够在较宽的pH条件下与碱木质素发生反应，均能够得到性能相似的木质素基聚酚胺吸附材料，并且本发明方法制备的木质素基聚酚胺吸附材料对于铬离子的吸附效果相比上述方法制备的吸附材料具有明显的提升。

优选的，所述醛为甲醛或多聚甲醛；进一步的，为甲醛。由于市售甲醛通常为甲醛溶液，本发明提供的一种实施方式中，所述甲醛采用37％wt的甲醛溶液。

优选的，所述多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或其组合。