[发明专利]双功能改性玉米秸秆纤维素吸附剂、控制合成方法及应用

权利要求书

1.一种双功能改性玉米秸秆纤维素吸附剂的控制合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)玉米秸秆微晶纤维素的接枝共聚：以甲基丙烯酸缩水甘油酯作为接枝剂，甲基丙烯酸缩水甘油酯记为GMA如式IV所示，在玉米秸秆微晶纤维素基体上引入耐酸碱的环氧基形成接枝共聚物，玉米秸秆微晶纤维素记为Cell，接枝共聚物记为Cell-g-GMA如式V所示；

(2)接枝共聚物的氨基化：以接枝共聚物中的环氧基作为功能团与胺化剂二乙烯三胺发生开环反应引入氨基基团，二乙烯三胺记为DETA如式VI所示，得到氨基改性纤维素，氨基改性纤维素记为Cell-g-GMA-DETA，如式VII和VIII所示；

(3)氨基改性纤维素的适量DTC化：二硫化碳在特定碱化条件下与氨基改性纤维素表面上的伯氨基发生选择性的酯化反应，得到双功能改性玉米秸秆纤维素，记为Cell-g-GMA-DETA-CS₂；

所述双功能改性玉米秸秆纤维素吸附剂的高分子结构包含I、II和III三种分子结构，结构简式依次为：

其中代表提取出的玉米秸秆微晶纤维素，n为自然数1，2，3…

单位质量吸附剂中三种分子结构的摩尔比依次为16～17∶6∶1，其中DTC结构中的-CS₂^-基团与伯/仲氨基的摩尔比控制在0.38～0.40范围内；

式IV，V，Ⅵ，VII和VIII结构简式分别为：

其中代表提取出的玉米秸秆微晶纤维素，n为自然数1，2，3…

其中步骤(3)为：按料液比1∶25～35g/mL，将1份质量的步骤(2)得到的氨基改性纤维素Cell-g-GMA-DETA加入到25～35份体积的乙醇中，再将0.5～1份重量的碱加入上述混合体系在30～50℃水浴中搅拌1h，最后将1～5份体积的CS₂与10份体积的乙醇混合后逐滴加入混合体系，继续反应6～12h，经乙醇、纯化水洗涤、真空干燥，即可得含有适量伯/仲氨基与含硫基团的双功能改性玉米秸秆纤维素；所述的碱为碳酸钠粉末。

2.根据权利要求1所述控制合成方法，其特征在于：步骤(1)为：按料液比3∶35～50g/mL，将3质量份的玉米秸秆微晶纤维素Cell加入到10～25体积份二甲基甲酰胺与25体积份纯化水的混合体系中；加入0.3～0.9重量份的乳化剂，水浴加热55～65℃，搅拌并通氮气除氧；再加入5～40mmol/L引发剂和6～15重量份的接枝剂，在氮气保护下55～65℃搅拌反应1～3h，经冷却、抽滤、乙醇洗涤与冷冻干燥得到接枝共聚物Cell-g-GMA；所述的微晶纤维素从玉米秸秆中提取，平均聚合度为316，相对结晶度为80.1％，粒径分布在8.95～430μm；所述的乳化剂为OP-10；所述的引发剂为过硫酸钾；所述的接枝剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA。

3.根据权利要求2所述控制合成方法，其特征在于：步骤(2)为：按料液比1:20g/mL，将1份重量的步骤(1)得到的接枝共聚物加入到由10份体积二甲基甲酰胺与10份体积纯净水的混合体系中，在50～80℃的水浴中，pH7.5～8.5下边搅拌边通入氮气除氧，在氮气保护下加入30～60份重量的胺化剂，继续搅拌反应8～12h，经乙醇、纯化水洗涤、真空干燥，得到氨基改性纤维素Cell-g-GMA-DETA；所述的胺化剂为二乙烯三胺DETA。

4.根据权利要求1所述的双功能改性玉米秸秆纤维素吸附剂的应用，其特征在于：将双功能改性玉米秸秆纤维素吸附剂用于废水处理过程中单一Cu²⁺或Pb²⁺的吸附去除及Cu²⁺和Pb²⁺同时吸附去除。