專利名稱：一種巰基亞麻的制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水體系中金屬離子的吸附劑的制備方法與應(yīng)用技術(shù)，特別涉及一種巰基亞麻制備方法及應(yīng)用技術(shù)。
背景技術(shù)：
亞麻是一年生的草本植物，是最寶貴的生態(tài)資源之一，是一種可再生資源。目前全國(guó)亞麻的種植面積達(dá)300多萬(wàn)畝，長(zhǎng)纖維的產(chǎn)量一般在60kg/畝左右，亞麻作為紡織纖維具有一系列優(yōu)良性能，如柔軟、光澤好、挺括、涼爽、吸濕性能和透氣性能優(yōu)良等特點(diǎn)，是十分珍貴的紡織纖維原料。但在紡織過程中有2%左右的短纖維是廢棄物，這些廢棄物不能充分的利用是亞麻資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，也使企業(yè)所在地的環(huán)境受到污染。充分利用好這些短纖維既可以減少環(huán)境污染也可創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，利用這些短纖維合成新型吸附劑用于水體中重金屬離子的吸附，使這種吸附劑具有天然、綠色、可生物降解的特點(diǎn)。自1971年日本的西末雄等首次將巰基接到脫脂棉的大分子鏈上，生成一種新的巰基鰲合固體吸附劑以來(lái)，以巰基為功能基團(tuán)的分離富集吸附劑得到了廣泛的應(yīng)用，這是由于巰基吸附劑中的活性基團(tuán)巰基與某些重金屬離子有很強(qiáng)的鰲合作用。國(guó)內(nèi)外都有通過化學(xué)反應(yīng)把巰基接到天然大分子或樹脂上，從而制得巰基葡聚糖凝膠、巰基活性炭和巰基樹脂等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)某些重金屬離子的定量吸附可達(dá)到某些重金屬離子的分離。國(guó)內(nèi)巰基吸附劑的合成及應(yīng)用，申請(qǐng)?zhí)枮?00310115874. 3的專利中公開了一種制備巰基棉的方法，其特征是用硫代乙醇酸，四氫呋喃和濃硫酸配成反應(yīng)液，反應(yīng)液各組分的用量按體積計(jì)算，比例為硫代乙醇酸四氫呋喃濃硫酸=1:1: 0.002，將反應(yīng)液在磨口廣口瓶反應(yīng)器中放置8 12分鐘；將脫脂棉放入反應(yīng)器中，讓反應(yīng)液完全浸泡脫脂棉，反應(yīng)液與脫脂棉的用量是IOOmL反應(yīng)液加入脫脂棉15克；磨口廣口瓶加塞后在35 45°C溫度下，放置45 50 小時(shí)取出，抽濾，加無(wú)水乙醇洗滌，于40°C干燥；申請(qǐng)?zhí)枮?00410084394. X的專利中公開了巰基纖維素修飾材料的制備方法，其特征在于，制備工藝由巰基纖維素溶液的制備、用巰基纖維素溶液對(duì)活性炭的修飾、材料的洗滌和干燥工序組成；所述的巰基纖維素溶液的制備過程中采用了高比例的乙酸酐，溶液組成百分比為棉花2. 0 6. 0% ；巰基乙酸25 35% ；乙酸酐52.5 70.9% ；冰醋酸2. 0 6. 0 % ；硫酸0. 1 0.5% ；所述的巰基纖維素溶液對(duì)活性炭的修飾是把活性炭浸泡于巰基纖維素溶液中，30 40°C溫度下，放置30 分鐘。以上這兩個(gè)專利只有巰基吸附劑的制備方法，沒有對(duì)金屬離子吸附的描述。申請(qǐng)?zhí)枮?00810039202. 1的專利中公開了巰基官能化二氧化硅中空微球作為汞離子吸附劑的用途，其對(duì)Hg2+的最大吸附容量為3477mg/g ；申請(qǐng)?zhí)枮?00910019165. 2的專利中公開了巰基功能化絲瓜絡(luò)制備方法及應(yīng)用，其特征是在具塞的三角瓶中，按如下組成質(zhì)量百分比加入，巰基乙酸38 48%，四氫呋喃30 40%，堿化改性的絲瓜絡(luò)18 25%，濃硫酸 0. 15 0. 3%，加塞，于40°C恒溫放置48h，然后用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止， 用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，得到巰基功能化絲瓜絡(luò)。其對(duì)Cd2+的吸附容量可高達(dá)226mg/g，最高吸附率可達(dá)99. 5%，對(duì)!^3+的最大吸附量為30. 12mg/g,對(duì)Si2+的最大吸附量為41. 81mg/g，對(duì)Cu2+的最大吸附量為29. ^mg/g。國(guó)外對(duì)亞麻化學(xué)改性和吸附性能也有研究，M. Cox等研究了用亞麻改性制備活性炭對(duì)貴金屬吸附，其吸附容量為 1. 708mg/g(M. Cox，Sorption of precious metals onto chemically prepared carbon from flax shive.Hydrometallurgy，78(2005)，137—144)。 李小敏，HNO3修飾的亞麻廢料吸附劑對(duì)鋅離子吸附性的研究。伊犁師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011(1)，45-48.其吸附容量為0. 324mmol/g。采用亞麻化學(xué)改性獲取的水體系中金屬離子的吸附劑的吸附量較小，而且受吸附體系的PH影響比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種巰基功能化亞麻制備方法，主要使獲取的巰基亞麻作為水體系中金屬離子的吸附劑的吸附量更大。一種巰基亞麻制備方法，特點(diǎn)是在具塞的三角瓶中，按如下組成質(zhì)量百分比加入，巰基乙酸45 52%，四氫呋喃；35 40%，脫膠亞麻23 30%，冰醋酸1 1.5%， 濃硫酸0. 15 0. 3%，加塞，于50 60°C下，攪拌下回流4 Mi，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，得到巰基亞麻。一種巰基亞麻制備方法，特點(diǎn)是在具塞的三角瓶中，按如下組成質(zhì)量百分比加入，巰基乙酸42 48%，四氫呋喃38 42%，脫膠亞麻23 30%，冰醋酸1 1.5%， 濃硫酸0. 15 0. 3%，加塞，于35°C恒溫放置35-40h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，得到巰基亞麻。一種亞麻脫膠方法，特點(diǎn)是將粉碎的亞麻按總質(zhì)量的30 40%，用濃度為 0. 4 0. 6mol/L的NaOH溶液和1 2% OP溶液混合共沸1 池，在共沸期間不斷加入蒸餾水，以保持溶液體積恒定，冷卻后用去離子水洗滌至PH為7，在放入異丙醇中浸泡2 4h， 抽濾后在55 60°C下烘干，得到脫膠亞麻。本發(fā)明的另一目的是提供一種巰基亞麻作為吸附劑在水體系中金屬離子吸附中的應(yīng)用，特點(diǎn)為將制備好的巰基亞麻用去離子水浸泡2 4h，按靜態(tài)法吸附。還可以將制備好的巰基亞麻用去離子水浸泡2 4h，按動(dòng)態(tài)法吸附。本發(fā)明的有益效果是獲得的巰基亞麻對(duì)Cd2+的吸附容量可高達(dá)^ang/g，最高吸附率可達(dá)99. 6%，對(duì)1^2+的最大吸附量為519mg/g，對(duì)Cu2+的最大吸附量為160mg/g ；具有巰基特性，可直接對(duì)水體中各種金屬離子的吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，選擇性強(qiáng)，解吸性能好，有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，能夠在較寬的酸堿范圍內(nèi)使用；與巰基棉比較巰基亞麻具有更大的吸附容量、透水性更好，再生能力更強(qiáng)反復(fù)使用的次數(shù)要比巰基棉高30% ；更重要的是亞麻紡織的廢棄物利用，這樣既節(jié)省了原材料的成本又實(shí)現(xiàn)了廢物利用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)亞麻預(yù)處理取亞麻紡織廢棄的短纖維，通過水洗、去雜，干燥后進(jìn)行粉碎，用 60目的篩子過篩；(2)將粉碎的亞麻按總質(zhì)量的32%，用濃度為0. 4mol/L的NaOH溶液和1 % OP溶液混合共沸1. 5h，在共沸期間不斷加入蒸餾水，以保持溶液體積恒定，冷卻后用去離子水洗滌至PH為7，在放入異丙醇中浸泡4h，抽濾后在60°C下烘干，得到脫膠亞麻。(3)在具塞的三角瓶中，加入20mL巰基乙酸(濾除沉淀)和15mL四氫呋喃，加入 0. 5mL冰醋酸，加兩滴濃硫酸，混勻，加入9g已經(jīng)脫膠的亞麻，加塞，于55°C下，攪拌下回流 4h，然后用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，在避光的干燥器中保存，獲得巰基亞麻。實(shí)施例2(1)亞麻預(yù)處理取亞麻紡織廢棄的短纖維，通過水洗、去雜，干燥后進(jìn)行粉碎，用 60目的篩子過篩；(2)將粉碎的亞麻按總質(zhì)量的40%，用濃度為0. 6mol/L的NaOH溶液和2% OP溶液混合共沸l(wèi)h，在共沸期間不斷加入蒸餾水，以保持溶液體積恒定，冷卻后用去離子水洗滌至PH為7，在放入異丙醇中浸泡池，抽濾后在55°C下烘干，得到脫膠亞麻。(3)在具塞的三角瓶中，加入30mL巰基乙酸(濾除沉淀)和20mL四氫呋喃，加入 0. 5mL冰醋酸，加兩滴濃硫酸，混勻，加入12g已經(jīng)脫膠的亞麻，加塞，于50°C下，攪拌下回流 6h，然后用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，在避光的干燥器中保存，獲得巰基亞麻。實(shí)施例3(1)亞麻預(yù)處理取亞麻紡織廢棄的短纖維，通過水洗、去雜，干燥后進(jìn)行粉碎，用 60目的篩子過篩；(2)將粉碎的亞麻按總質(zhì)量的35%，用濃度為0. 5mol/L的NaOH溶液和1. 5% OP 溶液混合共沸l(wèi)h，在共沸期間不斷加入蒸餾水，以保持溶液體積恒定，冷卻后用去離子水洗滌至PH為7，在放入異丙醇中浸泡池，抽濾后在60°C下烘干，得到脫膠亞麻。(3)在具塞的三角瓶中，加入25mL巰基乙酸(濾除沉淀)和25mL四氫呋喃，加入 0. 5mL冰醋酸，加兩滴濃硫酸，混勻，加入12g已經(jīng)脫膠的亞麻，加塞，于60°C下，攪拌下回流 4h，然后用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，在避光的干燥器中保存，獲得巰基亞麻。實(shí)施例4(1)亞麻預(yù)處理取亞麻紡織廢棄的短纖維，通過水洗、去雜，干燥后進(jìn)行粉碎，用 60目的篩子過篩；(2)將粉碎的亞麻按總質(zhì)量的30%，用濃度為0. 5mol/L的NaOH溶液和1. 5% OP 溶液混合共沸池，在共沸期間不斷加入蒸餾水，以保持溶液體積恒定，冷卻后用去離子水洗滌至PH為7，在放入異丙醇中浸泡池，抽濾后在55°C下烘干，得到脫膠亞麻。(3)在具塞的三角瓶中，加入22mL巰基乙酸(濾除沉淀)和觀此四氫呋喃，加入 0. 5mL冰醋酸，加兩滴濃硫酸，混勻，加入12g已經(jīng)脫膠的亞麻，加塞，于35°C恒溫放置40h， 然后用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥， 在避光的干燥器中保存，獲得巰基亞麻。以上實(shí)施例制備的巰基亞麻，其巰基含量相同。巰基亞麻應(yīng)用方法將制備好的巰基亞麻用去離子水浸泡4h，按一種是靜態(tài)吸附法，另一種是動(dòng)態(tài)吸附法，對(duì)金屬離子吸附進(jìn)行應(yīng)用。
用靜態(tài)吸附法測(cè)定吸附性能，取不同濃度的金屬離子溶液20mL，在相同條件下加入等量的巰基亞麻，震蕩吸附池取清液，用原子吸收測(cè)定清液中金屬離子的濃度，根據(jù)吸附前后金屬離子溶液濃度變化計(jì)算出吸附率。用動(dòng)態(tài)法測(cè)定吸附性能，將一定量的巰基亞麻以濕法裝入吸附柱，取不同濃度的金屬離子溶液，用稀酸和稀堿調(diào)節(jié)PH值，以6mL/min的流速通過吸附柱，測(cè)定過濾液和柱上吸附的金屬離子量，由此計(jì)算吸附率。按上述方法制備巰基亞麻在金屬離子吸附中的應(yīng)用。本發(fā)明的巰基亞麻在金屬離子吸附領(lǐng)域的應(yīng)用為直接對(duì)水體中各種金屬離子的吸附和洗脫。其方法是(1)對(duì)于含有 K\ Na\ Ca2\ Mg2\ Ba2\ Al3\ Cu2\ Zn2\ Cd2\ Fe3\ Ag\ Co2\ Ni2\ Pb2\ k4+、Pt4+、Pd2+、Au3+中的一種或幾種的待處理水體系，采用巰基亞麻用靜態(tài)吸附的方法進(jìn)行水處理，即取巰基亞麻浸沒于待處理水體系中，震蕩吸附池，其吸附規(guī)律如下a.對(duì)于堿金屬和堿土金屬如有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Al3+等不吸附，所以說試樣中存在堿金屬和堿土金屬時(shí)不影響巰基亞麻的吸附性能。b.對(duì)于貴金屬離子有較強(qiáng)的吸附性能，吸附強(qiáng)弱順序?yàn)镻t4+ > Au3+ > Pd2+ > Ag+。c.對(duì)重金屬離子也有較強(qiáng)的吸附性能，吸附強(qiáng)弱順序?yàn)镾e4+、Ag+ > Cu2+ > Fe3+, Pb2+> Si2+> Cd2+> Co2+、Ni2+。吸附容量與巰基亞麻中巰基含量用量、吸附溫度、溶液體系的pH值等因素有關(guān)。(2)對(duì)于含有 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Fe3+、Ag+、Co2+、Ni2+、Pb2+、 k4+、Pt4+、Pd2+、Au3+中的一種或幾種的待處理水體系，采用巰基亞麻用動(dòng)態(tài)吸附的方法進(jìn)行水處理，其吸附的規(guī)律同上，吸附容量與巰基亞麻中巰基含量用量、吸附溫度、溶液體系的 PH值、溶液的流速等因素有關(guān)。獲得的巰基亞麻對(duì)Cd2+的吸附容量可高達(dá)^ang/g，最高吸附率可達(dá)99. 6%，對(duì) Pb2+的最大吸附量為519mg/g，對(duì)Cu2+的最大吸附量為160mg/g。
權(quán)利要求
1.一種巰基亞麻制備方法，其特征是在具塞的三角瓶中，按如下組成質(zhì)量百分比加入，巰基乙酸45 52%，四氫呋喃；35 40%，脫膠亞麻23 30%，冰醋酸1 1.5%， 濃硫酸0. 15 0. 3%，加塞，于50 60°C下，攪拌下回流4 Mi，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，得到巰基亞麻。
2.一種巰基亞麻制備方法，特點(diǎn)是在具塞的三角瓶中，按如下組成質(zhì)量百分比加入， 巰基乙酸42 48 %，四氫呋喃38 42 %，脫膠亞麻23 30 %，冰醋酸1 1. 5 %，濃硫酸0. 15 0. 3%，加塞，于35°C恒溫放置40h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，得到巰基亞麻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，2所述的脫膠亞麻的處理方法，其特征是將粉碎的亞麻按總質(zhì)量的30 40%，用濃度為0. 4 0. 6mol/L的NaOH溶液和1 2% OP溶液混合共沸1 2h， 在共沸期間不斷加入蒸餾水，以保持溶液體積恒定，冷卻后用去離子水洗滌至PH為7，在放入異丙醇中浸泡2 4h，抽濾后在55 60°C下烘干，得到脫膠亞麻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2所述的巰基乙酸生產(chǎn)日期要在3個(gè)月內(nèi)，使用前要過濾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種巰基亞麻制備方法及應(yīng)用技術(shù)，特征是在具塞的三角瓶中，按質(zhì)量百分比加入，巰基乙酸45～52％，四氫呋喃35～40％，脫膠亞麻23～30％，冰醋酸1～1.5％，濃硫酸0.15～0.3％，于50～60℃下，攪拌下回流4～6h，然后用去離子水洗滌、抽濾、至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35℃烘箱中干燥，得到巰基亞麻對(duì)金屬離子的吸附量大，具有巰基特性，可直接對(duì)水體中各種金屬離子的吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，有良好的物理化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性，能夠在較寬的酸堿范圍內(nèi)使用，再生能力強(qiáng)反復(fù)使用的次數(shù)要比巰基棉高30％，是亞麻紡織的廢棄物利用，既節(jié)省了成本又綠色環(huán)保。
文檔編號(hào)B01J20/24GK102389778SQ20111027621
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者盧燕, 莊海燕, 李慧芝, 許崇娟, 謝文秀 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)