[发明专利]一种纤维素季铵盐吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于水处理技术领域，公开了一种纤维素季铵盐吸附剂及其制备方法与应用。本发明制备方法包括：乙烯基咪唑单体聚合得到聚合乙烯基咪唑；纤维素进行醚化处理得到醚化纤维素；聚合乙烯基咪唑与醚化纤维素进行胺化反应得到纤维素季铵盐吸附剂。本发明还提供上述方法制备得到的纤维素季铵盐吸附剂及其在水处理中的应用。本发明的纤维素季铵盐吸附剂吸附性能好，对阴离子染料具有优异的吸附容量，且成本低，符合绿色环保的理念，可应用于水处理中，特别是含刚果红废水处理中。本发明以可再生的纤维素为原料，来源广泛，价格低廉。本发明中此吸附剂对于废水中高浓度刚果红具有较高的去除能力，吸附容量高于文献报道值。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种纤维素季铵盐吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

工业迅速发展的同时，也带来一系列的环境问题。水体污染也越来越受到重视。染料，尤其是偶氮类染料是水体中有机污染物之一。它们难以生物降解，对动植物都有较大的毒害作用。因此，移除废水中的染料是至关重要的。传统的治理方法有化学沉降法、离子交换、膜过滤、化学氧化/还原、物理吸附法、生物法。在这些方法中，吸附剂具有高效、可靠、装备简单、经济可行等特点而备受瞩目。许多吸附剂已经应用于染料废水的处理，如活性炭、分子筛、离子交换树脂、金属氧化物、金属氢氧化物、金属有机骨架材料等。

可再生资源纤维素具有丰富、廉价的特点，作为吸附剂用于废水的处理而受到广泛关注。纤维素基吸附剂广泛用于水体中污染物的移除。然而，这些吸附剂的吸附能力还有待进一步提高。

具有离子交换性能的季铵盐吸附剂作为一种新型的吸附材料，广泛应用于废水处理中。然而目前的季铵盐吸附剂，存在原料成本高，对高浓度废水处理能力差等缺点。本发明中，通过聚合乙烯基咪唑-纤维素醚化-胺化三步，制备出一种对高浓度刚果红具有较好处理能力的吸附剂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种纤维素季铵盐吸附剂的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的纤维素季铵盐吸附剂。

本发明再一目的在于提供上述纤维素季铵盐吸附剂在水处理中的应用。本发明纤维素季铵盐吸附剂吸附性能好，对阴离子染料具有优异的吸附容量，且成本低，符合绿色环保的理念。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种纤维素季铵盐吸附剂的制备方法，包括：乙烯基咪唑单体聚合得到聚合乙烯基咪唑；纤维素进行醚化处理得到醚化纤维素；聚合乙烯基咪唑与醚化纤维素进行胺化反应得到纤维素季铵盐吸附剂。

具体包括以下步骤：

(1)乙烯基咪唑在催化剂催化下，30～100℃下聚合反应1～24h，得到聚合乙烯基咪唑；

(2)将纤维素、N,N-二甲基甲酰胺、环氧氯丙烷混合，30～90℃下聚合反应10～120min，得到醚化纤维素；

(3)将聚合乙烯基咪唑、醚化纤维素混合，40～110℃下聚合反应1～12h，得到纤维素季铵盐吸附剂。

步骤(2)中按质量体积比，g/mL，所述纤维素、N,N-二甲基甲酰胺、环氧氯丙烷的用量比为1质量份：(1.25～2质量份)：(2～10体积份)。

步骤(1)中，所述的催化剂可为偶氮二异丁腈(AIBN)等本领域常规催化剂。其用量为催化量即可。优选为体积质量比mL:g，1～10体积份乙烯基咪唑：0.2～3质量份催化剂；更优选为体积质量比mL:g，6～10体积份乙烯基咪唑：0.5～2质量份催化剂。

步骤(1)中，所述聚合反应优选在60～90℃下聚合反应3～6h。