[发明专利]一种用于造纸生产的降盐吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于造纸技术和功能材料领域，公开了一种用于造纸生产的降盐吸附剂的制备及应用。该降盐吸附剂的制备方法包括以下步骤：将纤维素与磺化试剂发生磺化反应，生成磺化纤维素A；将双氰胺、丙烯酰胺、盐酸和甲醛反应，得到接枝高分子B；将磺化纤维素A、接枝高分子B和引发剂混合反应，即得到降盐吸附剂。本发明通过两次接枝改性在纤维素上引入了磺酸基、氨基等活性基团，这些基团中的N、S、O等原子在吸附过程中可提供孤对电子进而与金属离子形成络合物，使溶液中的金属离子被吸附。同时纤维素上也富含有羟基，各基团上的孤对电子能协同作用，更稳定的吸附游离的金属离子。此外，枝接的支链能更好利用空间，更好的包裹吸附金属离子。

技术领域

本发明属于造纸技术和功能材料领域，特别涉及一种用于造纸生产的降盐吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

在造纸生产中，由于生产原料中含有少量的金属元素，随着不断生产，体系内的金属离子会逐步累积，当金属离子含量过高时很容易导致断纸，这对工厂的纸张生产和质量都有着不良影响，所以需要一种能降低体系金属离子含量的方式。

同时，在环保日益得到关注的今天，造纸行业作为废水主要产生来源之一，逐步减少或零排放造纸废水也是大势所趋，对此如希望循环利用造纸废水，有效降低废水盐分同样是必须解决的难题之一。

纤维素是地球上最丰富的天然生物资源之一，其具有可再生性、可生物降解性、均质性等特点。在造纸生产中，纤维素也是主要原料，通过对纤维素改性，增强其对金属离子吸附效果，既能有效防止金属离子的累积，同时吸附后纸张金属离子随纸张带出体系，也避免对造纸废水的后续处理，有效降低处理成本。

通过对纤维素进行化学改性，引入磺酸基等活性基团来吸附金属离子，但是直接磺化改性纤维素的磺化程度往往较低，在较低盐分含量的坏境仍能发挥作用，但在较高盐分的环境中吸附效果不明显，故此磺化改性纤维素推广使用有一定的局限性。

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用于造纸生产的降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用于造纸生产的降盐吸附剂。

本发明再一目的在于提供上述用于造纸生产的降盐吸附剂的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种用于造纸生产的降盐吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纤维素与磺化试剂发生磺化反应，生成磺化纤维素A；

(2)将双氰胺、丙烯酰胺和盐酸混合均匀，然后向其中加入甲醛，加热反应，得到接枝高分子B；

(3)将步骤(1)中制备的磺化纤维素A、步骤(2)制备的接枝高分子B和引发剂混合，发生反应，即得到用于造纸生产的降盐吸附剂。

步骤(1)中所述的纤维素为天然植物的纤维素或再生纤维素；所述的天然植物的纤维素为天然草本植物的纤维素或天然木本植物的纤维素；

步骤(1)中所述的磺化试剂为发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫吡啶中的一种；

步骤(1)中所述的纤维素和磺化试剂的用量满足纤维素和磺化试剂的质量比为2.5～5:5～8；

步骤(1)中所述的磺化反应是在溶剂存在条件下进行的，所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷的至少一种，溶剂仅仅起到反应介质的作用，并不参与反应，因此可以不用限定其用量；

步骤(1)中所述的磺化反应是指在40～80℃反应2～4h；所述的磺化反应结束后还包括一个纯化步骤，纯化步骤为：将所得反应液冷却至室温后，调节反应液为中性后，抽滤，即得磺化纤维素A；