以馬鈴薯淀粉為原料氧化、堿糊化及接枝聚合一鍋法制備吸附Ag⁺離子樹脂的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以馬鈴薯淀粉為原料氧化、堿糊化及接枝聚合一鍋法制備吸附Ag+離子樹脂的方法，其主要特征為:在50℃溫度下以30%的雙氧水氧化馬鈴薯淀粉，在室溫下加入氫氧化鈉溶液進(jìn)行糊化，然后加入制得的丙烯酸及其鈉鹽溶液及交聯(lián)劑溶液，在氮氣保護(hù)下水浴加熱一鍋法合成吸附Ag+離子樹脂，最佳產(chǎn)品在10mg/L的Ag+溶液中最高吸附量達(dá)到49.67mg/g，在300mg/L的 Ag+溶液中最高吸附量為708.04mg/g。本發(fā)明吸附Ag+離子樹脂的制備具有以下優(yōu)勢：雙氧水氧化馬鈴薯淀粉不需要經(jīng)過傳統(tǒng)的對氧化馬鈴薯淀粉分離、提純、洗滌，氧化之后的原料自身可以充當(dāng)引發(fā)劑，不需額外加入引發(fā)劑，同時所合成的吸附Ag+離子樹脂具有較高的吸附量，所以本發(fā)明合成吸附Ag+離子樹脂的工藝方法簡單，成本低，能有效的去除工業(yè)和生活廢水中的Ag+離子,具有很好的應(yīng)用推廣前景。
【專利說明】
以馬鈴薯淀粉為原料氧化、堿糊化及接枝聚合一鍋法制備吸附Ag+離子樹脂的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于環(huán)境治理領(lǐng)域的功能高分子材料一吸附Ag+離子樹脂的制備方法，特別是指以雙氧水、馬鈴薯淀粉、氫氧化鈉、丙烯酸為主要原料一鍋法制備吸附Ag+離子樹脂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于重金屬具有富集性及穩(wěn)定性，很難在環(huán)境中降解的特點，因此相對于其他污染，重金屬污染已經(jīng)成為威脅人類發(fā)展的重大環(huán)境問題。銀單質(zhì)以及少量的Ag+離子本身對人體無毒，但人體攝入過量后就會產(chǎn)生銀中毒。廢水中的Ag+在環(huán)境中的迀移、擴(kuò)散等都將會污染自然水體，從而對人體及水生生物的健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。工業(yè)生產(chǎn)中排放的含有Ag+的廢水能使接觸到的人類致癌，還會使周圍的植物發(fā)生變異，嚴(yán)重危害著生物的健康生長。銀離子具有生物富集作用，如果大量含有Ag+的廢水不經(jīng)過處理而直接排放的話，Ag+離子則會通過食物鏈逐級富集從而嚴(yán)重危及人和其他生物的健康。因此，選擇一種能有效的從工業(yè)廢水中去除Ag+離子的方法尤為重要。
[0003]本申請首次將氧化堿糊化后的馬鈴薯淀粉與去除阻聚劑的丙烯酸及其鈉鹽一鍋法合成吸附Ag+離子樹脂。本申請很好地省略了氧化馬鈴薯淀粉的分離、洗滌、烘干等步驟，并且不需要加入引發(fā)劑，針對Ag+離子的吸附進(jìn)行合成條件及性能研究，所得吸附Ag+離子樹月旨。初始濃度為10mg/L時，最高吸附量達(dá)到49.67mg/g，當(dāng)Ag+離子初始濃度為300mg//L時，吸附量高達(dá)708.04mg/go由于本發(fā)明工藝簡單，合成成本低，對Ag+離子的吸附量高，因此具有很大的實用價值及應(yīng)用推廣前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種工藝簡單、合成成本低、對Ag+離子吸附容量高的吸附Ag+離子樹脂產(chǎn)品及其制備方法。
其方法及步驟如下:
(1).將馬鈴薯淀粉與去離子水按1:5的質(zhì)量比混合，加入馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.800倍的30%的過氧化氫并且在50°C條件下氧化1.5h;氧化完畢后稱取馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.25倍的氫氧化鈉，并以氫氧化鈉質(zhì)量4倍的水溶解，將配制好的氫氧化鈉溶液在攪拌下加入到上述氧化馬鈴薯淀粉溶液中；稱取馬鈴薯淀粉質(zhì)量5倍的丙烯酸，稱取丙烯酸質(zhì)量0.333倍的氫氧化鈉，并以氫氧化鈉質(zhì)量2.5倍的去離子水溶解，在冰水浴冷卻下用上述氫氧化鈉溶液中和丙烯酸，制得丙烯酸及其鹽溶液。
(2).將上述氧化堿糊化后的馬鈴薯淀粉與中和后的丙烯酸及其鹽溶液充分混合，加入含有馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.0052倍的N，M-亞甲基雙丙烯酰胺做交聯(lián)劑，攪拌使之均勻，通入氮氣，緩慢加熱，使反應(yīng)體系溫度逐步升高，待聚合開始后，停止攪拌，繼續(xù)緩慢加熱，在90°C下保溫2h，經(jīng)烘干、粉碎即得吸附Ag+離子樹脂。最佳產(chǎn)品在10mg/L的Ag+溶液中的最高吸附量達(dá)到49.67mg/g，在300mg/L的Ag+溶液中吸附量高達(dá)708.04mg/g。
[0005]如上所述，本發(fā)明中和丙烯酸所用的堿為氫氧化鈉、丙烯酸均去除阻聚劑后使用。 本發(fā)明的優(yōu)點:
(1)本發(fā)明采用一鍋法制備吸附Ag+離子樹脂，工藝簡單、易于操作；
(2)樹脂合成時無需加入引發(fā)劑即可聚合，不會引入雜質(zhì)，成本低；
(3)過氧化氫分解產(chǎn)物為水，無污染，同時產(chǎn)品對Ag+離子吸附性能優(yōu)良；
附圖及附表說明
圖1是制備吸附Ag+離子樹脂的工藝流程圖圖2是丙烯酸中和度對Ag+離子吸附量的影響圖3是30%的過氧化氫用量對Ag+離子吸附量的影響圖4是交聯(lián)劑用量對Ag+離子吸附量的影響圖5是馬鈴薯淀粉與丙烯酸的配比對Ag+離子吸附量的影響圖6是初始濃度對Ag+離子吸附量的影響圖7是氧化溫度對Ag+吸附量的影響圖8是動態(tài)時間對Ag+吸附量的影響圖9是正交因素表圖10是正交實驗結(jié)果
【具體實施方式】
[0006]實施例1:稱取5g馬鈴薯淀粉與25ml去離子水在攪拌下混合均勻，加入3.6mL30%的雙氧水在50°C下氧化1.5h，將溫度降到室溫，攪拌下加入1.25g氫氧化鈉溶于5mL去離子水制得的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌0.5h;量取30g(28.6ml)丙烯酸，稱取1g氫氧化鈉溶解于25ml去離子水制得氫氧化鈉溶液，用上述制得的氫氧化鈉溶液在冰水浴冷卻下中和丙烯酸制得丙烯酸及其鈉鹽溶液，將丙烯酸及其鈉鹽溶液與氧化馬鈴薯淀粉溶液充分混合均勻，加入10.4ml濃度為2.5mg/ml的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液，在氮氣保護(hù)下，緩慢加熱使體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開始后停止攪拌，在90°C下保溫2h，產(chǎn)物經(jīng)烘干、粉碎即得產(chǎn)品，由本實施例所制得的吸附Ag+離子樹脂在1mg/L的Ag+離子溶液中的吸附量為49.67mg/g。在300mg/L的Ag+離子溶液中的吸附量為708.04mg/g。
[0007]實施例2:稱取5g馬鈴薯淀粉與25ml去離子水在攪拌下混合均勻，加入3.6mL30%的雙氧水在50°C下氧化1.5h，將溫度降到室溫，攪拌下加入1.25g氫氧化鈉溶于5mL去離子水制得的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌0.5h;量取30g(28.6ml)丙烯酸，稱取1g氫氧化鈉溶解于25ml去離子水制得氫氧化鈉溶液，用上述制得的氫氧化鈉溶液在冰水浴冷卻下中和丙烯酸制得丙烯酸及其鈉鹽溶液，將丙烯酸及其鈉鹽溶液與氧化馬鈴薯淀粉溶液充分混合均勻，加入9.2ml濃度為2.5mg/ml的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液，在氮氣保護(hù)下，緩慢加熱使體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開始后停止攪拌，在90°C下保溫2h，產(chǎn)物經(jīng)烘干、粉碎即得產(chǎn)品，由本實施例所制得的吸附Ag+離子樹脂在10mg/L的Ag+離子溶液中的吸附量為47.803mg/
[0008]實施例3:稱取5g馬鈴薯淀粉與25ml去離子水在攪拌下混合均勻，加入3.2mL30%的雙氧水在50°C下氧化1.5h，將溫度降到室溫，攪拌下加入1.25g氫氧化鈉溶于5mL去離子水制得的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌0.5h;量取20g(19.05ml)丙烯酸，稱取4.44g氫氧化鈉溶解于1ml去離子水制得氫氧化鈉溶液，用上述制得的氫氧化鈉溶液在冰水浴冷卻下中和丙烯酸制得丙烯酸及其鈉鹽溶液，將丙烯酸及其鈉鹽溶液與氧化馬鈴薯淀粉溶液充分混合均勻，加入9.2ml濃度為2.5mg/ml的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液，在氮氣保護(hù)下，緩慢加熱使體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開始后停止攪拌，在90°C下保溫2h，產(chǎn)物經(jīng)烘干、粉碎即得產(chǎn)品，由本實施例所制得的吸附Ag +離子樹脂在10mg/L的Ag +離子溶液中的吸附量為45.825mg/g0
【主權(quán)項】
1.以馬鈴薯淀粉為原料氧化、堿糊化及接枝聚合一鍋法制備吸附Ag+離子樹脂的方法，其特征在于其方法及步驟為: (1).將馬鈴薯淀粉與去離子水按1:5的質(zhì)量比混合，加入馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.800倍的30%的過氧化氫并且在50°C條件下氧化1.5h;氧化完畢后稱取馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.25倍的氫氧化鈉，并以氫氧化鈉質(zhì)量4倍的水溶解，攪拌下將配制好的氫氧化鈉溶液滴加到上述氧化馬鈴薯淀粉溶液中；稱取馬鈴薯淀粉質(zhì)量6倍的丙烯酸，稱取丙烯酸質(zhì)量0.333倍的氫氧化鈉，并以氫氧化鈉質(zhì)量2.5倍的去離子水溶解氫氧化鈉，在冰水浴冷卻下用上述氫氧化鈉溶液中和丙烯酸制得丙烯酸及其鈉鹽溶液； (2).將上述氧化堿糊化后的馬鈴薯淀粉與中和后的丙烯酸及其鈉鹽溶液充分混合，加入含有馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.0052倍的N，M-亞甲基雙丙烯酰胺做交聯(lián)劑，攪拌使之均勻，通入氮氣，緩慢加熱，使反應(yīng)體系溫度逐步升高，待聚合開始后，停止攪拌，繼續(xù)緩慢加熱，在900C下保溫2h，經(jīng)烘干、粉碎即得吸附Ag+離子樹脂。2.最佳產(chǎn)品Ig在10mg/L的Ag+溶液中的最高吸附量達(dá)到49.67mg，在300mg//L的Ag+溶液中的最高吸附量高達(dá)708.04mg/go3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述，各原料及其配比(按質(zhì)量比)為馬鈴薯淀粉:分散馬鈴薯淀粉的去離子水:糊化馬鈴薯淀粉用氫氧化鈉:溶解氫氧化鈉的去離子水:30%的過氧化氫:丙烯酸:中和丙烯酸用氫氧化鈉:溶解氫氧化鈉的去離子水:N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺=1:5:0.25:1: 0.8:6:1.665:4.163:0.0052o4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，丙烯酸溶液的密度為1.05g/mL。
【文檔編號】B01J20/24GK106008823SQ201610477540
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】溫國華, 馮凱, 苗秀秀, 王曉莉, 丁將敏, 宋麗君, 柳青, 李茹
【申請人】內(nèi)蒙古大學(xué)