[发明专利]一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备及其应用

说明书

本发明公开一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，制备方法：1)以螃蟹壳为原料，进行脱钙，脱乙酰化处理，得到粗制壳聚糖；2)在反应器中分别加入甲基咪唑、环氧氯丙烷和乙腈，混合均匀反应，用旋转蒸发仪去除溶剂，得到咪唑类离子液体；3)用蒸馏水将合成的咪唑类离子液体搅拌溶解后，加入壳聚糖混合均匀，于70‑80℃下反应18‑24h，冷却后，抽滤，用去离子水和乙醇洗涤，50℃下干燥，得到目标产物咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂。其制备方法简单，再生能力强，对Re(VII)具有很高的吸附容量，可以从含铼溶液中选择性吸附铼。本发明安全无污染、节能环保、具有实际应用性。

技术领域

本发明涉及生物吸附剂的制备方法及其环境及化工应用领域，具体涉及一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备方法和应用。

背景技术

稀散金属(缩写RSE)又可称为稀有分散金属，其中铼是一种贵重的稀散金属。它是地球上储量最稀少的金属，具有高强度、高熔点以及优异的延展性、机械稳定性、成型性，是当今重要的新兴金属材料，广泛应用于石油工业、航天工业、汽车工业、电子工业等现代工业各部门。

目前提取铼的方法主要包括：萃取分离法、离子交换法、液膜法、氧化还原法、沉淀法和电渗析法等。这些方法最突出的缺点在于处理低浓度金属废水时操作繁琐，运行费用较高，耗能大，且易造成二次污染。而生物质吸附法同传统的重金属处理方法相比，具有原料可再生、价廉易得；易于分离回收重金属；节能、高效；可选择性地去除低浓度的重金属离子。若将生物质资源进行有效利用，对解决当前世界面临的环境和能源危机具有重要意义。

壳聚糖廉价易得，具有很好的生物相容性、无毒和可降解性，大量研究证明它是一种性能优良的天然高分子材料。壳聚糖分子结构中存在着大量的氨基和羟基，因而对金属离子具有良好的吸附性，开发壳聚糖为基材的水处理剂是当前水处理领域发展的重要方向之一。但是，由于壳聚糖在酸性溶液中，容易发生质子化作用而成为带正电荷的聚电解质，破坏其分子间和分子内的氢键，使其在酸性介质中不稳定，为此存在易流失、机械强度低、不能再生，极大地限制了其实际应用范围。针对这些缺点，近年来许多研究者采用化学改性方法对其性能进行改善，以期获得预期的改性材料。

离子液体作为一种“绿色溶剂”，可以溶解极性和非极性有机物、无机物，易于分离，可循环使用。对离子液体进行固载可以得到负载离子液体或表面具有离子液体结构的固体物质，这既结合了固相载体材料的优点，同时又保持了离子液体本身的物理和化学性质。负载离子液体制备的吸附剂用于重金属离子的研究已有报道。本发明以天然壳聚糖为原料，用新型咪唑类离子液体通过接枝聚合对其进行改性制备吸附剂，用于对水中Re(VII)离子的吸附。该吸附剂的制备方法简单，无污染，成本低，分离富集效率高，可从Cu(II)、Fe(II)、Zn(II)、Mn(II)等杂质离子的溶液中选择性的吸附Re(VII)，目前尚未见相关报道。

发明内容

本发明目的是提供一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备方法，采用离子液体进行简单改性壳聚糖吸附剂，合理利用生物废弃物，该吸附剂制备方法简单，再生能力强，对Re(VII)具有很高的吸附容量，可以从含铼溶液中选择性吸附铼。本发明安全无污染、节能环保、具有实际应用性。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂，制备方法如下：

1)以螃蟹壳为原料，对其进行脱钙，脱乙酰化处理，得到粗制的壳聚糖固体粉末；

2)在反应器中分别加入甲基咪唑、环氧氯丙烷和乙腈，混合均匀，于70-80℃下反应8-12h，用旋转蒸发仪去除溶剂，得到深棕色粘稠状的咪唑类离子液体；

3)用蒸馏水将合成的咪唑类离子液体搅拌溶解后得咪唑类离子液体水溶液；向咪唑类离子液体水溶液加入壳聚糖混合均匀，于70-80℃下反应18-24h，冷却后，抽滤，用去离子水和乙醇洗涤，50℃下干燥，得到目标产物咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂。