[发明专利]一种巯基-烯基点击反应制备木质素基重金属离子吸附材料的方法

说明书

本发明公开了一种巯基‑烯基点击反应制备木质素基重金属离子吸附材料的方法。首先由木质素与烯基化合物反应制备烯基木质素，再与富氮、氧原子的巯基化合物在紫外光照/加热条件下经巯基‑烯基点击反应制备木质素基重金属离子吸附材料。本发明的制备过程反应条件温和、反应效率高，制得的木质素基重金属离子吸附材料中含有较多的胺基、硫醚、羧基等重金属吸附位点，可用于吸附水体中Pb²⁺、Hg²⁺、Cu²⁺等重金属离子，具有吸附容量高、吸附选择性好、可循环使用等优点。

技术领域

本发明涉及一种木质素基重金属离子吸附材料的制备方法，尤其涉及一种利用巯基-烯基点击反应制备木质素基重金属离子吸附材料的方法。

背景技术

现代人类活动导致水体中重金属(铅、汞、镉、铜、铬等)含量增加，产生大量高毒性废水，对人类健康和社会发展构成严重威胁。如何有效去除、富集、回收废水中的重金属离子是当今社会面临并亟待解决的问题之一。吸附法是重金属废水处理技术中应用最为广泛的方法，具有处理效率高、工艺简单、操作方便等优势。吸附材料是吸附法的关键，然而传统的重金属吸附材料主要来自于不可再生的矿物或化石资源，难以符合绿色、可持续的发展要求。

利用储量丰富、可降解的天然高分子化合物(木质素、纤维素、壳聚糖等)开发新型生物质基重金属吸附材料已成为当前研发和应用热点之一。Ge等(Ge,Y.；Li,Z.；Kong,Y.；Song,Q.；Wang,K.,J.Ind.Eng.Chem.2014,20(6),4429-4436)利用Mannich反应制备了含胺基和磺酸基的木质素基重金属离子吸附材料，对pH＝6水中Cu²⁺和Pb²⁺的吸附容量分别可达45.4mg/g和53.8mg/g。等(S.；Ulusoy,U.,React.Funct.Polym.2013,73(1),73-82)将木质素磺酸盐与丙烯酸单体接枝共聚制备成聚合物吸附材料，对水体中Pb²⁺和UO₂²⁺的吸附容量分别可达57.9mg/g和51.3mg/g，经5次脱附/吸附循环使用后对Pb²⁺和UO₂²⁺的的吸附容量分别为初始值的20％和21％。Yan等(Yan,M.F.；Li,Z.L.,Mater.Lett.2016,170,135-138)利用微波反应法合成二硫代氨基甲酸酯修饰的木质素基吸附材料，该材料对Pb²⁺的最大吸附容量为106mg/g。Ciesielczyk等(Ciesielczyk,F.；Bartczak,P.；Klapiszewski,L.；Jesionowski,T.,J.Hazard.Mater.2017,328,150-159)合成了新型木质素/MgO-SiO₂复合吸附材料，该材料对Cu²⁺的最大吸附容量为83.9mg/g。中国发明专利(申请号201610022547.0)公开的将市售木质素磺酸钠和环氧氯丙烷交联聚合制得木质素基聚合物，可吸附水体中的Pb²⁺和Cd²⁺(吸附容量分别为72.9mg/g和36.4mg/g)。

传统木质素基重金属离子吸附材料目前仍存在化学改性方法复杂、吸附位点少、吸附容量低、吸附选择性差等问题。

发明内容

本发明旨在提供一种木质素基重金属离子吸附材料及其制备方法。本发明利用巯基-烯基点击反应快速、高效等优点，解决传统木质素基材料制备过程中改性工艺复杂、能耗高、二次污染严重等问题，制备的木质素基离子吸附材料具有吸附容量高、吸附选择性好、可循环使用等优点，是一种绿色环保、吸附性能优异的新型生物质基重金属离子吸附材料。