以羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺為原料合成吸附Ni²⁺樹脂的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了以羧甲基馬鈴薯淀粉和丙烯酰胺為原料制備吸附Ni2+離子樹脂的方法，主要特征為首先以氫氧化鈉溶液水解丙烯酰胺，然后在氮氣的保護下水浴加熱，使羧甲基馬鈴薯淀粉與部分水解的丙烯酰胺在30～60℃下接枝聚合制備吸附Ni2+樹脂。最佳產(chǎn)品在1000mlNi2+濃度為10ppm的溶液中對Ni2+的吸附量為48.27mg/g，去除率為98.05%，在1000mlNi2+濃度為350ppm的溶液中對Ni2+的吸附量為948.17mg/g,去除率為95.28%。本發(fā)明吸附Ni2+離子樹脂的制備具有以下優(yōu)勢：母體羧甲基馬鈴薯淀粉可溶于水中，因而不需要糊化，工藝簡單易行，接枝聚合反應溫度低，實用性強，制得的吸附Ni2+樹脂對Ni2+離子吸附量和去除率高。
【專利說明】
以羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺為原料合成吸附N i2+樹脂的方法
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于環(huán)境治理領域的功能高分子材料一一吸附Ni2+離子樹脂的制備方法，特別是指以羧甲基馬鈴薯淀粉、用氫氧化鈉部分水解的丙烯酰胺為主要原料制備吸附Ni2+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。鎳污染對人體的危害很大，通常有致癌作用。致癌性鎳的致癌作用，發(fā)現(xiàn)于1933年，如在英國南威爾士克利德赫鎳冶煉廠工人中，患肺癌和鼻腔癌的很多。英國的R.多爾等于1970年對該廠1944年前參加精煉工作5年以上的845名工人進行了追蹤調(diào)查，將工人癌癥死亡情況與一般居民進行比較，發(fā)現(xiàn)1925年以前參加工作的工人死于肺癌的觀察人數(shù)，為全國居民同期肺癌死亡期望數(shù)的5?10倍;死于鼻腔癌的觀察人數(shù)約為全國居民的100?900倍。在加拿大、挪威、德意志民主共和國和日本等國進行的流行病學調(diào)查，也都有類似的發(fā)現(xiàn)。鎳污染致癌的潛伏期較長，肺癌平均為27年，鼻腔癌平均為23年。中國精煉鎳作業(yè)的歷史較短，還沒有鎳污染致癌的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種操作工藝簡單、吸附Ni2+能力強、吸附量高的樹脂產(chǎn)品及其制備方法。
[0004]其方法及步驟如下:
將羧甲基馬鈴薯淀粉與一定量的去離子水混合;稱取一定量的丙烯酰胺與一定量的去離子水混合，配制氫氧化鈉溶液按一定水解度將其與丙烯酰胺溶液反應;將上述羧甲基馬鈴薯淀粉與去離子水的混合液與用氫氧化鈉部分水解的丙烯酰胺溶液在反應瓶中混合均勻，加入一定量的引發(fā)劑過硫酸鉀溶液與一定量的交聯(lián)劑N，f-亞甲基雙丙烯酰胺溶液，攪拌使之均勻，通入氮氣，緩慢加熱，使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發(fā)生在30-60°C之間，溫度繼續(xù)升高達到80°C時保溫1.5h，然后取出產(chǎn)物，經(jīng)烘干、粉碎即得吸附Ni2+樹脂。上述使用的引發(fā)劑過硫酸鉀配制為的濃度為10mg/ml的溶液、交聯(lián)劑N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺配制為濃度為2.5mg/ml的溶液。
[0005]最佳條件下的產(chǎn)品在100mlNi2+濃度為1ppm的溶液中對Ni2 +的吸附量為48.27mg/g，去除率為98.05%，在100mlNi2+濃度為350ppm的溶液中對Ni2+的吸附量為948.17mg/g，去除率為95.28%。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點:
(1)羧甲基馬鈴薯淀粉易溶于水，在吸附Ni2+樹脂制備的過程中不需要傳統(tǒng)的淀粉糊化工藝，工藝流程簡單易行；
(2)聚合反應溫度低，可減少能量消耗，實用性強； (3)產(chǎn)品對Ni2+的吸附效果好。
【附圖說明】
[0007]圖1是羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺合成吸附Ni2+樹脂的工藝流程圖圖2是引發(fā)劑用量對初始濃度為1ppm的Ni2+吸附量的影響曲線
圖3是交聯(lián)劑用量對初始濃度為1ppm的Ni2+吸附量的影響曲線圖4是丙烯酰胺水解度對初始濃度為1ppm的Ni2+吸附量的影響曲線圖5是溶解羧甲基馬鈴薯淀粉的用水量對初始濃度為1ppm的Ni2+吸附量的影響曲線圖6是羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺質(zhì)量比對初始濃度為1ppm的Ni2+吸附量的影響曲線
圖7是Ni2+的初始濃度對吸附量的影響曲線。
【具體實施方式】
[0008]實施例1:稱取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取7.04g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與30ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勻，加入5mI濃度為I Omg/mI的過硫酸鉀溶液、I OmI濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發(fā)生在35°C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產(chǎn)物，經(jīng)烘干、粉碎得到吸附Ni2+樹脂，本實施例所制得的吸附Ni2+樹脂在100mlNi2+濃度為1ppm的溶液中對Ni2+的吸附量為46.14mg/g，去除率為95.94%。
[0009]實施例2:稱取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取7.04g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與35ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勾，加入5ml濃度為I Omg/ml的過硫酸鉀溶液、6ml濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發(fā)生在39 °C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產(chǎn)物，經(jīng)烘干、粉碎得到吸附Ni2+樹月旨，本實施例所制得的吸附Ni2+樹脂在100mlNi2+濃度為1ppm的溶液中對Ni2+的吸附量為44.75mg/g，去除率為94.40%。
[0010]實施例3:稱取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取5.63g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與30ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勾，加入5ml濃度為I Omg/ml的過硫酸鉀溶液、6ml濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發(fā)生在28 °C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產(chǎn)物，經(jīng)烘干、粉碎得到吸附Ni2+樹月旨，本實施例所制得的吸附Ni2+樹脂在100mlNi2+濃度為1ppm的溶液中對Ni2+的吸附量為45.05mg/g，去除率為 94.12%。
[0011 ]實施例4:稱取12.5g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取7.04g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與30ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勻，加入5ml濃度為I Omg/ml的過硫酸鉀溶液、6ml濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發(fā)生在29°C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產(chǎn)物，經(jīng)烘干、粉碎得到吸附Ni2+樹脂，本實施例所制得的吸附Ni2+樹脂在100mlNi2+濃度為1ppm的溶液中對Ni2+的吸附量為44.32mg/g，去除率為93.90%。
[0012]實施例5:稱取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取7.04g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與30ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勾，加入5ml濃度為I Omg/ml的過硫酸鉀溶液、6ml濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發(fā)生在31°C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產(chǎn)物，經(jīng)烘干、粉碎得到吸附Ni2+樹月旨，本實施例所制得的吸附Ni2+樹脂在100mlNi2+濃度為1ppm的溶液中對Ni2+的吸附量為48.27mg/g，去除率為98.05%，在100mlNi2+濃度為350ppm的溶液中對Ni2+的吸附量為948.17mg/g，去除率為95.28%。
【主權(quán)項】
1.本發(fā)明提供了一種操作工藝簡單、吸附Ni2+能力強、吸附量及去除率高的樹脂產(chǎn)品及其制備方法，其方法及步驟如下: 將羧甲基馬鈴薯淀粉與一定量的去離子水混合;稱取一定量的丙烯酰胺，配制氫氧化鈉溶液按一定水解度將其與稱好的丙烯酰胺反應;將上述羧甲基馬鈴薯淀粉與去離子水的混合液與用氫氧化鈉部分水解的丙烯酰胺溶液在反應瓶中混合均勻，加入一定量的引發(fā)劑過硫酸鉀與一定量的交聯(lián)劑N，f-亞甲基雙丙烯酰胺，攪拌使之均勻，通入氮氣，緩慢加熱，使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發(fā)生在30-60°C之間，溫度繼續(xù)升高達到80°C時保溫1.5h，然后取出產(chǎn)物，經(jīng)烘干、粉碎即得吸附Ni2+樹脂;上述使用的引發(fā)劑過硫酸鉀配制成濃度為I Omg/ml的溶液、交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺配制成濃度為2.5mg/ml的溶液。2.上述以羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺為原料合成吸附Ni2+樹脂的方法制得的吸附Ni2+樹脂，最佳條件下的產(chǎn)品在100mlNi2+濃度為1ppm的溶液中Ni2+的吸附量為48.27mg/g，去除率為98.05%，在100mlNi2+濃度為350ppm的溶液中Ni2+的吸附量為948.17mg/g，去除率為95.28%。3.按權(quán)利要求1所述過程最佳條件下合成的產(chǎn)品吸附Ni2+樹脂，其中羧甲基馬鈴薯淀粉:溶解羧甲基馬鈴薯淀粉用水量:丙烯酰胺:溶解丙烯酰胺的水量:氫氧化鈉:溶解氫氧化鈉的水量:過硫酸鉀:溶解過硫酸鉀的水量:N，N L亞甲基雙丙烯酰胺:溶解N，N L亞甲基雙丙烯酰胺的水量=1:12:10: 10:2.816: 6:0.02: 2:0.006:2.4。
【文檔編號】C02F1/28GK105936661SQ201610480015
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】溫國華, 宋麗君, 張雨亭, 付淵, 高永偉, 鐵得華, 渠清, 柳青
【申請人】內(nèi)蒙古大學