專利名稱：一種改性脫脂棉及其制備、使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于改性脫脂棉及其制備、使用方法這一技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于羧基棉及其制備、使用方法這一技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
常用的改性脫脂棉有巰基棉，其制備方法為將巰基乙酸、乙酐、乙酸、濃硫酸充分混勻，冷卻至室溫后，加入脫脂棉。浸泡完全后，保溫2～4天后取出，抽濾，洗滌至中性并于30℃下烘干。所制備出的產(chǎn)品必須避光，密閉，低溫度保存。其經(jīng)常用于痕量物質(zhì)的分析檢測(cè)，巰基棉螯合性能差，同時(shí)制備工藝復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供螯合性能的改性脫脂棉。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為一種改性脫脂棉，其特征在于其結(jié)構(gòu)式中包括下列單元 所述的R為鈉離子、鉀離子，優(yōu)選的R為鈉離子。
本發(fā)明所述的改性脫脂棉的制備方法為將脫脂棉與0.1-1M檸檬酸溶液以1∶10-30(棉∶酸，W/V)的比例混合，攪拌不小于20分鐘后，在50-80℃烘干至恒重，升溫至115-125℃并保溫不小于90分鐘，冷至室溫，用蒸餾水反復(fù)洗滌至溶液中無檸檬酸，過濾，濾留物中加入足量堿金屬溶液，攪拌不小于60分鐘后過濾，將濾留物用蒸餾水洗滌至中性，在50-80℃下干燥至恒重。
優(yōu)選的蒸餾水為雙蒸水。
所述的堿金屬溶液為氫氫化鈉溶液，氫氧化鉀溶液。
優(yōu)選的堿金屬溶液為0.1M的氫氧化鈉溶液。
本發(fā)明的制備原理為檸檬酸脫水形成具有反應(yīng)活性的酸酐，進(jìn)而與纖維素中糖單元的C6的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，生成檸檬酸纖維素單酯，再用堿金屬溶液將酯化棉中檸檬酸的兩個(gè)未酯化羧基由氫型轉(zhuǎn)為堿金屬型，以所用的堿金屬溶液為氫氧化鈉溶液為例，反應(yīng)可用下列化學(xué)式表達(dá) 本發(fā)明所制備的羧基改性脫脂棉可以用于處理含有陽離子廢水，所述的陽離子包括金屬離子，如鐵離子、銅離子、鉛離子，陽離子堿性染料。
本發(fā)明的使用方法為將含有陽離子廢水調(diào)節(jié)pH至4-7，加入1-20g/l改性脫脂棉攪拌不小于30分鐘，過濾即可。
優(yōu)選的使用方法為將含有銅離子廢水調(diào)節(jié)pH至5-6，加入1-5g/l改性脫脂棉攪拌30-90分鐘即可以處理含有銅離子的廢水為例，其反應(yīng)方程式為
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，改性脫脂棉的螯合性能明顯提高，可以用于處理陽離子的廢水，擴(kuò)大了改性脫脂棉的使用范圍，同時(shí)本發(fā)明的制備方法非常簡(jiǎn)單，原料易得，成本低，可以進(jìn)行廣泛的推廣應(yīng)用。


圖1為脫脂棉及改性脫脂棉的紅外光譜其中a為脫脂棉；b為改性脫脂棉。
圖2為pH對(duì)改性脫脂棉吸附銅離子(二價(jià))的影響。
圖3為吸附時(shí)間對(duì)改性脫脂棉吸附銅離子(二價(jià))的影響。
圖4為銅濃度對(duì)改性脫脂棉吸附銅離子(二價(jià))的影響。
圖5為銅離子(二價(jià))在改性脫脂棉上的蘭格繆爾吸附等溫線
具體實(shí)施例方式一、制備方法實(shí)施例1將脫脂棉與0.1M檸檬酸溶液以1∶15(棉∶酸，W/V)的比例混合，攪拌30分鐘后，在50℃烘干至恒重，升溫至115℃并保溫90分鐘，冷至室溫，用蒸餾水反復(fù)洗滌至溶液中無檸檬酸，(即濾液中滴入0.1M硝酸鉛無混濁產(chǎn)生)，濾留物中加入足量的0.1M氫氧化鈉溶液，攪拌60分鐘后過濾，將濾留物用蒸餾水洗滌至中性，在50℃下干燥至恒重，得到改性脫脂棉的鈉鹽。
改性脫脂棉的紅外圖譜為圖1中的b，圖1中的b與a相比，紅外光譜在1753.4cm-1波數(shù)處出現(xiàn)明顯的羰基伸縮振動(dòng)吸收峰，這顯然是檸檬酸酯化產(chǎn)生的結(jié)果。
實(shí)施例2將脫脂棉與0.5M檸檬酸溶液以1∶10(棉∶酸，W/V)的比例混合，攪拌20分鐘后，在60℃烘干至恒重，升溫至120℃并保溫120分鐘，冷至室溫，用雙蒸水反復(fù)洗滌至溶液中無檸檬酸，(即濾液中滴入0.1M硝酸鉛無混濁產(chǎn)生)，濾留物中加入足量的0.1M氫氧化鉀溶液，攪拌90分鐘后過濾，將濾留物用雙蒸水洗滌至中性，在60℃下干燥至恒重，得到改性脫脂棉的鉀鹽。
二、使用方法實(shí)施例3取100ml已用0.1M的HCl或NaOH調(diào)pH值至1-7，20mg/l的二價(jià)銅溶液置于250ml的錐形瓶中，加入0.1克實(shí)施例1的改性脫脂棉，密閉瓶口以防實(shí)驗(yàn)過程中溶液體積變化，室溫條件下在調(diào)速震蕩器上以150次/分的速度振蕩吸附至1小時(shí)，過濾，所得溶液用原子吸收光度法測(cè)定銅離子的剩余值，用下式計(jì)算銅離子的吸附量
q＝(C0-Ce)V/W式中，q為每克吸附劑吸附銅的量(mg.g-1)，C0為銅溶液的初始濃度(mg.L-1)，Ce為吸附平衡后銅溶液的濃度(mg.L-1)，V為溶液的體積(L)，W為吸附劑的量(g)。
其結(jié)果為圖2，pH＝1時(shí)銅離子的吸附率最低，這是因?yàn)榈蚿H值條件下溶液中大量的H+與改性脫脂棉的官能團(tuán)-COO-結(jié)合成-COOH，從而影響改性脫脂棉對(duì)銅離子的吸附。在pH＝1-4范圍內(nèi)，銅離子的吸附隨pH值增加而增加，pH≥4時(shí)，銅離子的吸附達(dá)到平衡值。故后續(xù)實(shí)施例均在pH 5下進(jìn)行。
實(shí)施例4取100mlpH值＝5，20mg/l的二價(jià)銅溶液置于250ml的錐形瓶中，加入0.1克實(shí)施例1的改性脫脂棉，密閉瓶口以防實(shí)驗(yàn)過程中溶液體積變化，室溫條件下在調(diào)速震蕩器上以150次/分的速度振蕩吸附至適當(dāng)時(shí)間，過濾，所得溶液用原子吸收光度法測(cè)定銅離子的剩余值，銅離子的吸附量的計(jì)算方法與實(shí)施例3相同。
其結(jié)果為圖3，由圖中結(jié)果可見開始階段銅離子的吸附是很快的，銅離子的快速吸附后是一個(gè)吸附速度漸慢的擴(kuò)散吸附階段，最后銅離子的吸附在30分鐘左右達(dá)到吸附平衡，故后續(xù)實(shí)施例均攪拌1小時(shí)。
實(shí)施例5取100mlpH值＝5的二價(jià)銅溶液置于250ml的錐形瓶中，加入0.1克實(shí)施例1的改性脫脂棉，密閉瓶口以防實(shí)驗(yàn)過程中溶液體積變化，室溫條件下在調(diào)速震蕩器上以150次/分的速度振蕩吸附至1小時(shí)，過濾，所得溶液用原子吸收光度法測(cè)定銅離子的剩余值，銅離子的吸附量的計(jì)算方法與實(shí)施例3相同。
其結(jié)果為圖4，圖4顯示了銅離子濃度對(duì)改性脫脂棉吸附銅離子的影響結(jié)果。當(dāng)銅離子濃度由5mg/l增至70mg/l時(shí)，改性脫脂棉的銅離子吸附率從99.74減至42.62％；用蘭格繆爾吸附等溫線方程對(duì)圖4中銅離子的吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，線性蘭格繆爾方程有如下形式Ce/qe＝1/(aQm)+Ce/Qm式中Ce(mg/l)為吸附平衡時(shí)銅離子的液相濃度，qe(mg/g)是吸附平衡時(shí)銅離子的吸附量，Qm(mg/g)是銅離子的最大吸附量，可由Ce/qe對(duì)Ce作圖所得直線方程的斜率1/Qm得。
從圖5所得接近于1的線性相關(guān)系數(shù)(R2＝0.9714)數(shù)值可見銅離子在改性脫脂棉上的吸附符合蘭格繆爾方程，由蘭格繆爾吸附等溫線所得直線方程的斜率1/Qm求得銅離子的最大吸附量為22.68mg/g。
實(shí)施例6取100mlpH值＝5，20mg/l的三價(jià)鐵離子溶液置于250ml的錐形瓶中，加入0.1克實(shí)施例2的改性脫脂棉，密閉瓶口以防實(shí)驗(yàn)過程中溶液體積變化，室溫條件下在調(diào)速震蕩器上以150次/分的速度振蕩吸附至1小時(shí)，過濾，所得溶液用原子吸收光度法測(cè)定鐵離子的剩余值，鐵離子的吸附量的計(jì)算方法與實(shí)施例3相同。其吸附量為19.47mg/g。
實(shí)施例7取100mlpH值＝5，20mg/l的二價(jià)鉛離子溶液置于250ml的錐形瓶中，加入0.1克實(shí)施例1的改性脫脂棉，密閉瓶口以防實(shí)驗(yàn)過程中溶液體積變化，室溫條件下在調(diào)速震蕩器上以150次/分的速度振蕩吸附至1小時(shí)，過濾，所得溶液用原子吸收光度法測(cè)定鉛離子的剩余值，鉛離子的吸附量的計(jì)算方法與實(shí)施例3相同。其吸附量為30.76mg/g。
實(shí)施例8取100mlpH值＝5，200mg/l的亞甲基藍(lán)溶液置于250ml的錐形瓶中，加入0.1克實(shí)施例1的改性脫脂棉，密閉瓶口以防實(shí)驗(yàn)過程中溶液體積變化，室溫條件下在調(diào)速震蕩器上以150次/分的速度振蕩吸附至1小時(shí)，過濾，所得溶液用分光光度法測(cè)定亞甲基藍(lán)的剩余值，亞甲基藍(lán)的吸附量的計(jì)算方法與實(shí)施例3相同。其吸附量為185.23mg/g。
實(shí)施例9取100mlpH值＝5，20mg/l的孔雀綠溶液置于250ml的錐形瓶中，加入0.1克實(shí)施例1的改性脫脂棉，密閉瓶口以防實(shí)驗(yàn)過程中溶液體積變化，室溫條件下在調(diào)速震蕩器上以150次/分的速度振蕩吸附至1小時(shí)，過濾，所得溶液用分光光度法測(cè)定孔雀綠的剩余值，孔雀綠的吸附量的計(jì)算方法與實(shí)施例3相同。其吸附量為174.75mg/g。
實(shí)施例6-9顯示，本發(fā)明能夠充分對(duì)廢水中的陽離子進(jìn)行吸附。
權(quán)利要求
1.一種改性脫脂棉，其特征在于其結(jié)構(gòu)式中包括下列單元 所述的R為鈉離子、鉀離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性脫脂棉，其特征在于所述的R為鈉離子。
3.一種權(quán)利要求1所述的改性脫脂棉的制備方法，其特征在于將脫脂棉與0.1-1M檸檬酸溶液以1∶10-30(棉∶酸，W/V)的比例混合，攪拌不小于20分鐘后，在50-80℃烘干至恒重，升溫至115-125℃并保溫不小于90分鐘，冷至室溫，用蒸餾水反復(fù)洗滌至溶液中無檸檬酸，過濾，濾留物中加入足量堿金屬溶液，攪拌不小于60分鐘后過濾，將濾留物用蒸餾水洗滌至中性，在50-80℃下干燥至恒重。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種改性脫脂棉的制備方法，其特征在于所述的蒸餾水為雙蒸水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種改性脫脂棉的制備方法，其特征在于所述的堿金屬溶液為氫氫化鈉溶液，氫氧化鉀溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種改性脫脂棉的制備方法，其特征在于所述的堿金屬溶液為0.1M的氫氧化鈉溶液。
7.一種權(quán)利要求1所述的改性脫脂棉的使用方法，其特征在于將含有陽離子廢水調(diào)節(jié)pH至4-7，加入1-20g/l改性脫脂棉攪拌不小于30分鐘，過濾即可。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改性脫脂棉的使用方法，其特征在于將含有銅離子廢水調(diào)節(jié)pH至5-6，加入1-5g/l改性脫脂棉攪拌30-90分鐘即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性脫脂棉及其制備、使用方法，右式為所述的改性脫脂棉的結(jié)構(gòu)式。所述的R為鈉離子、鉀離子，其制備方法為將脫脂棉與檸檬酸溶液混合，攪拌，烘干至恒重，升溫至115－125℃并保溫，冷至室溫，用蒸餾水反復(fù)洗滌，過濾，濾留物中加入足量堿金屬溶液，攪拌不小于60分鐘后過濾，將濾留物用蒸餾水洗滌至中性，干燥至恒重；其使用方法為將含有陽離子廢水調(diào)節(jié)pH至4－7，加入1－20g/l改性脫脂棉攪拌不小于30分鐘，過濾即可。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，改性脫脂棉的螯合性能明顯提高，可以用于處理陽離子的廢水，擴(kuò)大了改性脫脂棉的使用范圍，同時(shí)本發(fā)明的制備方法非常簡(jiǎn)單，原料易得，成本低，可以進(jìn)行廣泛的推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)D06M11/38GK101029452SQ20061015606
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2006年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月31日
發(fā)明者龔仁敏, 朱國萍, 胡云, 鐘克定, 張德敏 申請(qǐng)人:安徽師范大學(xué)