以羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺為原料合成吸附Cu²⁺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Cu2+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?dú)獾谋Ｗo(hù)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Cu2+樹脂。最佳產(chǎn)品在1000mlCu2+濃度為10ppm的溶液中對Cu2+的吸附量為33.13mg/g，去除率為98.78%，在1000mlCu2+濃度為400ppm的溶液中Cu2+的吸附量為918.79mg/g，去除率為94.42%。本發(fā)明吸附Cu2+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(yīng)溫度低，實用性強(qiáng)，制得的吸附Cu2+樹脂對Cu2+離子吸附量高。
【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Cu2+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一一吸附Cu2+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Cu2+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(diǎn)，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。在冶煉、金屬加工、機(jī)器制造、有機(jī)合成及其他工業(yè)的廢水中都含有銅，其中以金屬加工、電鍍工廠所排廢水含銅量最高，每升廢水含銅幾十至幾百毫克。這種廢水排入水體，會影響水的質(zhì)量。水中銅含量達(dá)0.01mg/L時，對水體自凈有明顯的抑制作用;超過3.0mg/L，會產(chǎn)生異味;超過15mg/L，就無法飲用。若用含銅廢水灌溉農(nóng)田，銅在土壤和農(nóng)作物中累積，會造成農(nóng)作物特別是水稻和大麥生長不良，并會污染糧食籽粒。在一些小河中，曾發(fā)生銅污染引起水生生物的急性中毒事件;在海岸和港灣地區(qū)，曾發(fā)生銅污染引起牡蠣肉變綠的事件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種操作工藝簡單、吸附Cu2+能力強(qiáng)、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，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(yīng);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(yīng)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?dú)?，緩慢加熱，使反?yīng)體系溫度逐步升高，聚合反應(yīng)發(fā)生在30_60°C之間，溫度繼續(xù)升高達(dá)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Cu2+樹脂。上述使用的引發(fā)劑過硫酸鉀配制為的濃度為I Omg/ml的溶液、交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺配制為濃度為2.5mg/ml的溶液。
[0005]最佳條件下的產(chǎn)品在lOOOmlCu2+濃度為1ppm的溶液中對Cu2 +的吸附量為33.13mg/g,在lOOOmlCu2+濃度為400ppm的溶液中Cu2+的吸附量為918.79mg/g，去除率為94.42%ο
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(1)羧甲基馬鈴薯淀粉易溶于水，在吸附Cu2+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(yīng)溫度低，可減少能量消耗，實用性強(qiáng)；
(3)產(chǎn)品對Cu2+的吸附效果好。
【附圖說明】
[0006]圖1是羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺合成吸附Cu2+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Cu2+樹脂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Cu2+樹脂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Cu2+樹脂吸附量的影響曲線
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Cu2+樹脂吸附量的影響曲線
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Cu2+樹脂吸附量+的影響曲線
圖7是Cu2+的初始濃度對吸附量的影響曲線。
【具體實施方式】
[0007]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?dú)?，緩慢加熱使反?yīng)體系溫度逐步升高，聚合反應(yīng)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Cu2+樹月旨，本實施例所制得的吸附Cu2+樹脂在lOOOmlCu2+濃度為1ppm的溶液中對Cu2+的吸附量為
27.12mg/g，去除率為 75.91%。
[0008]實施例2:稱取20g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?dú)猓徛訜崾狗磻?yīng)體系溫度逐步升高，聚合反應(yīng)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Cu2+樹月旨，本實施例所制得的吸附Cu2+樹脂在lOOOmlCu2+濃度為1ppm的溶液中對Cu2+的吸附量為
28.99mg/g，去除率，80.46%。
[0009]3、實施例3: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3ml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?dú)?，緩慢加熱使反?yīng)體系溫度逐步升高，聚合反應(yīng)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Cu2+樹脂，本實施例所制得的吸附Cu2+樹脂在lOOOmlCu2+濃度為1ppm的溶液中對Cu2+的吸附量為33.13mg/g，去除率為83.34%，在10001111012+濃度為40(^111的溶液中012+的吸附量為918.79mg/g，去除率為 94.42%。
[0010]實施例4: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?dú)?，緩慢加熱使反?yīng)體系溫度逐步升高，聚合反應(yīng)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Cu2+樹脂，本實施例所制得的吸附Cu2+樹脂在lOOOmlCu2+濃度為1ppm的溶液中對Cu2+的吸附量為23.81mg/g，去除率為74.91%。
[0011 ]實施例5:稱取25g丙稀酰胺，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?dú)猓徛訜崾狗磻?yīng)體系溫度逐步升高，聚合反應(yīng)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Cu2+樹月旨，本實施例所制得的吸附Cu2+樹脂在lOOOmlCu2+濃度為1ppm的溶液中對Cu2+的吸附量為24.37mg/g，去除率為 70.71%。
【主權(quán)項】
1.本發(fā)明提供了一種操作工藝簡單、吸附Cu2+能力強(qiáng)、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(yīng);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(yīng)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?dú)猓徛訜?，使反?yīng)體系溫度逐步升高，聚合反應(yīng)發(fā)生在30-60°C之間，溫度繼續(xù)升高達(dá)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Cu2+樹脂;上述使用的引發(fā)劑過硫酸鉀配制為濃度為I Omg/ml的溶液、交聯(lián)劑N，N〔亞甲基雙丙烯酰胺配制為濃度為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樹脂的方法制得的吸附Cu2+樹脂，最佳條件下的產(chǎn)品在100mlCu2+濃度為1ppm的溶液中Cu2+的吸附量為33.13mg/g，去除率為83.34%，在10001111012+濃度為400??111的溶液中012+的吸附量為918.7911^/^，去除率為.94.42%.3.按權(quán)利要求1所述最佳條件下合成的產(chǎn)品特指按權(quán)利要求1所述實驗方案制備吸附Cu2+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亞甲基雙丙烯酰胺:溶解N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺的水量=1:12:10:10:2.816: 6:0.012:1.2:.0.006:2.4.
【文檔編號】B01J20/30GK106008832SQ201610479955
【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, 宋麗君, 張雨亭, 宋麗紅, 渠清, 李茹, 韓宗壯, 柳青
【申請人】內(nèi)蒙古大學(xué)