[发明专利]功能化淀粉螯合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于天然高分子材料领域，特别是涉及一种功能化淀粉螯合剂及其制备方法。

背景技术

近年来，电镀厂违规排放的事件频频发生，污染了周围的水与土壤资源，同时造成农田被重金属污染，直接和间接危害了人类的生命健康，引起了全社会对于重金属排放的重视。

现有的重金属吸附剂多为有机合成高分子吸附剂，存在单体毒性大、难降解的缺点，而天然高分子吸附剂具有原料来源广、成本低、合成工艺简单、产品易降解等优点，所以研究开发改性天然高分子捕集剂是目前国内外研究的热点。天然改性高分子的研究中，淀粉改性吸附剂的研究开发最引人注目，因为淀粉不仅资源广，价格低廉，产物完全可以被生物降解，在自然界形成良性循环。谢国仁等人研制了一种含淀粉骨架的重金属吸附剂。该吸附剂是以木薯淀粉为原料，接枝功能性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯，再用乙二胺对淀粉接枝共聚物进行改性，制得高氮含量的新型氨基改性淀粉，能吸附水中的重金属离子以达到处理重金属废水的目的，该技术公开于《化工学报》2011年4月，第62卷第4期970～976页，文章题目为：乙二胺改性淀粉GMA共聚物对Pb(II)的吸附性能。该文公开的吸附剂在pH＝6～8下，才能达到良好的吸附性能，在初始浓度100mg/L，pH＝6.0时，25℃下对Pb(II)的最大吸附容量为0.0481mmol/g，其吸附重金属离子的能力有待提高，适用pH区间有待扩展，同时，乙二胺本身为类似氨气味的液体，产物出料时由于部分乙二胺未参加反应会恶化工作环境。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种功能化淀粉螯合剂及其制备方法，该功能化淀粉螯合剂对水中重金属离子具有良好的选择吸附性，吸附容量大，适用pH范围宽；其制备方法合成条件温和，操作简便，原料简单易得。

为此，本发明的技术方案如下：

一种功能化淀粉螯合剂，以淀粉为基体，在引发剂的作用下淀粉与甲基丙烯酸缩水甘油酯发生接枝反应，且甲基丙烯酸缩水甘油酯在淀粉上的接枝率为21.37～84.86％；接枝到淀粉上的甲基丙烯酸缩水甘油酯中的部分环氧基团开环与5-氨基水杨酸上的氨基反应，合成具有螯合基团的功能化淀粉螯合剂。

一种功能化淀粉螯合剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将淀粉制成糊化淀粉；

2)向所述糊化淀粉中加入引发剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯反应，再用乙醇沉淀，蒸馏水洗涤、烘干至恒重得到淀粉接枝共聚粗产物；

3)将所述淀粉接枝共聚粗产物用索氏提取器除去甲基丙烯酸缩水甘油酯的均聚物，再经干燥得到淀粉接枝共聚纯产物；

4)将所述淀粉接枝共聚纯产物加入二甲基亚砜或者二甲基亚砜的水溶液，溶胀，得到A；

5)将5-氨基水杨酸溶于氢氧化钠水溶液中，得到中和度为30-90％的溶液B；

6)将步骤5)得到的溶液B加入步骤4)得到的A中，通N₂在60～90℃反应15～24h，然后将产物用水洗至中性，烘干至恒重，即得到所述功能化淀粉螯合剂。

优选，所述淀粉为木薯淀粉、马铃薯淀粉或玉米淀粉。

优选，步骤1)中糊化淀粉的条件是：将淀粉和其质量3～20倍的水混合，在60～70℃下，通入氮气，搅拌0.5～1h，得到糊化淀粉。

优选，步骤2)所述引发剂为铈盐、过硫酸盐或锰盐，或者是过硫酸盐和硫代硫酸钠的混合物，构成引发体系。更优选，所述铈盐为硝酸铈铵或硫酸铈铵；所述过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾；所述锰盐为高锰酸钾或焦磷酸锰。

优选，步骤2)的反应温度为30～70℃。

优选，步骤3)利用索氏提取器除去甲基丙烯酸缩水甘油酯的均聚物时用丙酮做溶剂。

优选，步骤4)中所述淀粉接枝共聚纯产物的溶胀条件为：60～80℃条件下溶胀1～5h。

优选，步骤5)所述5-氨基水杨酸的质量为所述淀粉接枝共聚纯产物质量的0.5～5倍，所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.1～2mol/L。

本发明提供的功能化淀粉螯合剂用于含有重金属离子的污染废水时，分子中的官能团与金属离子发生螯合作用，生成不溶性产物，使沉淀快速絮凝沉淀，达到除去废水中金属离子的目的。该功能化淀粉螯合剂对镉、铜的吸附效果佳，对锌、镍也有吸附效果。

附图说明

图1为实施例1得到的功能化淀粉螯合剂的扫描电镜图；

图2为实施例1得到的功能化淀粉螯合剂的红外光谱图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述；