[发明专利]一种双胍交联羧基纤维素材料的制备方法和应用

说明书

本发明涉及吸附材料技术领域，且公开了一种双胍交联羧基纤维素材料的制备方法和应用，得到的环氧化纤维素与谷氨酸的氨基发生环氧加成反应，得到谷氨酸化纤维素，从而在纤维素骨架中会写修饰了羟基和丰富的羧基。然后再与2‑双胍基戊二酰氯单体发生酯化交联反应，得到双胍交联羧基纤维素材料，进一步在纤维素骨架中接枝了螯合性的双胍基官能团，实现了对纤维素的化学修饰和功能化改性。含有的羧基和双胍基对Cdsupgt;2+/supgt;等金属离子有着很强的配位螯合作用，吸附性能强，吸附效率高，并且在酸性体系中对Cdsupgt;2+/supgt;等金属离子具有更好的去除效果。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，具体为一种双胍交联羧基纤维素材料的制备方法和应用。

背景技术

纤维素广泛存在与自然界中，是储量丰富、绿色环保、廉价易得的多糖高分子聚合物，在工程建筑、清洁能源、污水处理等各个领域都有广泛的应用，对纤维素的改性和开发利用具有重要的意义，如申请号为CN201810806456.5的专利《一种羧基化多级孔纤维素吸附球的制备方法》，公开了纤维素溶液加入到H₂SO₄/Na₂SO₄的凝固浴里，制备出纤维素球，然后再加入到柠檬酸/柠檬酸三钠的混合溶液中进行反应，制备不同的羧基化纤维素多孔微球吸附材料，对阳离子污染物具有良好的吸附作用，实现对染料废水和重金属离子净化处理。

纤维素可以制成多孔微球、纤维、吸水性树脂等吸附材料，在污水处理领域有着广阔的发展和应用，普通的纤维素对金属离子的吸附性能不高，因此需要对纤维素进行化学改性，如文献《新型污水净化纤维制备及其吸附重金属离子的研究》报道了在氢氧化钠体系中，纤维素与环氧氯丙烷反应得到环氧化纤维素，再与β-环糊精反应得到纤维素基新型污水净化纤维，对铜、铬等金属离子具有良好的吸附性能；本发明通过新型高效的合成方法对纤维素进行化学修饰，得到的双胍交联羧基纤维素对镉等金属离子的吸附性优优异，去除效率高。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明提供了一种应用于含金属离子废水处理的双胍交联羧基纤维素材料，解决了纤维素吸附材料对金属离子吸附性不高的问题。

（二）技术方案

一种双胍交联羧基纤维素材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤a：将环氧化纤维素加入到二甲亚砜中，搅拌均匀后滴加L-谷氨酸，升温至60-90 ℃搅拌反应12-36 h，反应后冷却并加入甲醇析出沉淀，过滤溶剂、乙醇洗涤、干燥，制得谷氨酸化纤维素。

步骤b：将谷氨酸化纤维素加入到溶剂中，搅拌均匀后加入2-双胍基戊二酰氯、催化剂吡啶和1,4-二氧六环助溶剂，升温至50-75 ℃搅拌反应6-18 h，反应后冷却，甲醇析出沉淀，过滤溶剂、依次用蒸馏水、乙醇洗涤、干燥，制得双胍交联羧基纤维素材料。

优选的，所述步骤a中环氧化纤维素和L-谷氨酸重量比例为100:20-60。

优选的，所述步骤b中溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的任一种。

优选的，所述步骤b中谷氨酸化纤维素、2-双胍基戊二酰氯、催化剂吡啶的重量比例为100:15-50:30-80。

优选的，所述步骤b中2-双胍基戊二酰氯的制备方法包括如下步骤：

步骤c：向异丙醇溶剂中加入L-谷氨酸和二氰二氨，搅拌溶解后滴加盐酸溶液调控反应溶液的pH，升温至60-90 ℃中回流反应10-20 h，反应后冷却，滴加氢氧化钠中和，过滤除去不溶物，滤液减压浓缩后正己烷洗涤，将粗产物在异丙醇中重结晶、干燥，得到2-双胍基戊二酸。