以羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺為原料合成吸附Co²⁺樹脂的方法
【專利摘要】本發明公開了以羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺為原料合成吸附Co2+離子樹脂的方法，主要特征為首先以氫氧化鈉溶液水解丙烯酰胺，然后在氮氣的保護下水浴加熱，使羧甲基馬鈴薯淀粉與部分水解的丙烯酰胺在30～60℃下接枝聚合制備吸附Co2+樹脂。最佳條件下合成的產品在1000mlCo2+濃度為10ppm的溶液中對Co2+的吸附量為49.84mg/g，去除率為99.85%，在1000mlCo2+濃度為350ppm的溶液中對Co2+的吸附量為1012.13mg/g,去除率為95.70%。本發明吸附Co2+離子樹脂的制備具有以下優勢：母體羧甲基馬鈴薯淀粉可溶于水中，因而不需要糊化，工藝簡單易行，接枝聚合反應溫度低，實用性強，制得的吸附Co2+樹脂對Co2+離子吸附量和去除率高。
【專利說明】
以羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺為原料合成吸附Co2+樹脂的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于環境治理領域的功能高分子材料一一吸附Co2+離子樹脂的制備方法，特別是指以羧甲基馬鈴薯淀粉、用氫氧化鈉部分水解的丙烯酰胺為主要原料制備吸附Co2+離子樹脂的方法。
【背景技術】
[0002]由于重金屬具有富集性及穩定性，很難在環境中降解的特點，因此相對于其他污染，重金屬污染已經成為威脅人類發展的重大環境問題。人攝入鈷超過500mg就會中毒。鈷在土壤溶液中濃度10mg/L時，可使農作物死亡。人喝的水中鈷離子超標時會引起許多嚴重的健康問題，如低血壓、癱瘓、腹瀉和骨缺陷等，也會導致活細胞的基因突變。

【發明內容】

[0003]本發明提供了一種操作工藝簡單、吸附Co2+能力強、吸附量高的樹脂產品及其制備方法。
[0004]其方法及步驟如下:
將羧甲基馬鈴薯淀粉與一定量的去離子水混合;稱取一定量的丙烯酰胺，與一定量的去離子水混合，配制氫氧化鈉溶液按一定水解度將其與丙烯酰胺溶液反應;將上述羧甲基馬鈴薯淀粉與去離子水的混合液與用氫氧化鈉部分水解的丙烯酰胺溶液在反應瓶中混合均勻，加入一定量的引發劑過硫酸鉀溶液及一定量的交聯劑N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，攪拌使之均勻，通入氮氣，緩慢加熱，使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發生在30-60 °C之間，溫度繼續升高達到80°C時保溫1.5h，然后取出產物，經烘干、粉碎即得吸附Co2+樹脂。上述使用的引發劑過硫酸鉀配制為的濃度為10mg/ml的溶液、交聯劑N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺配制為濃度為2.5mg/ml的溶液。
[0005]最佳條件下的產品在lOOOmlCo2+濃度為1ppm的溶液中對Co2 +的吸附量為49.84mg/g，在100mlC02+濃度為350ppm的溶液中Co2+的吸附量為1012.13mg/g，去除率為95.70%ο
[0006]本發明的優點:
(1)羧甲基馬鈴薯淀粉易溶于水，在吸附Co2+樹脂制備的過程中不需要傳統的淀粉糊化工藝，工藝流程簡單易行；
(2)聚合反應溫度低，可減少能量消耗，實用性強；
(3)產品對Co2+的吸附效果好。
【附圖說明】
[0007]圖1是羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺合成吸附Co2+樹脂的工藝流程圖圖2是引發劑用量對初始濃度為1ppm的Co2+樹脂的影響曲線圖3是交聯劑用量對初始濃度為1ppm的Co2+樹脂的影響曲線圖4是丙烯酰胺水解度對初始濃度為1ppm的Co2+樹脂的影響曲線圖5是溶解羧甲基馬鈴薯淀粉的用水量對初始濃度為1ppm的Co2+樹脂的影響曲線圖6是羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺質量比對初始濃度為1ppm的Co2+樹脂的影響曲線
圖7是Co2+的初始濃度對初始濃度為1ppm的Co2+樹脂的影響曲線。
【具體實施方式】
[0008]實施例1:稱取15g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取7.04g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與30ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勾，加入5ml濃度為I Omg/ml的過硫酸鉀溶液、6ml濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發生在35°C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產物，經烘干、粉碎得到吸附Co2+樹月旨，本實施例所制得的吸附Co2+樹脂在100mlC02+濃度為1ppm的溶液中對Co2+的吸附量為44.76mg/g，去除率為94.52%。
[0009]實施例2:稱取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取7.04g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與30ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勻，加入5mI濃度為I Omg/mI的過硫酸鉀溶液、I OmI濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發生在39°C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產物，經烘干、粉碎得到吸附Co2+樹脂，本實施例所制得的吸附Co2+樹脂在100mlC02+濃度為1ppm的溶液中對Co2+的吸附量為45.51mg/g，去除率為96.28%。
[0010]實施例3:稱取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取7.04g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與45ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勾，加入5ml濃度為I Omg/ml的過硫酸鉀溶液、6ml濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發生在28 °C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產物，經烘干、粉碎得到吸附Co2+樹月旨。本實施例所制得的吸附Co2+樹脂在100mlC02+濃度為1ppm的溶液中對Co2+的吸附量為49.84mg/g，去除率為99.85%，在10001111(:02 +濃度為350??111的溶液中(:02 +的吸附量為1012.1311^/^，去除率為95.70%。
[0011 ]實施例4:稱取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取7.04g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與30ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勾，加入5ml濃度為I Omg/ml的過硫酸鉀溶液、6ml濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發生在29 °C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產物，經烘干、粉碎得到吸附Co2+樹月旨，本實施例所制得的吸附Co2+樹脂在100mlC02+濃度為1ppm的溶液中對Co2+的吸附量為43.64mg/g，去除率為93.87%。
[0012]實施例5:稱取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去離子水中，稱取7.04g氫氧化鈉，溶解于15ml去離子水中，將該氫氧化鈉溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室溫下攪拌使丙烯酰胺水解;稱取2.5g羧甲基馬鈴薯淀粉與30ml去離子水混合均勻，將丙烯酰胺的水解液與羧甲基馬鈴薯淀粉混合液混合均勾，加入6ml濃度為I Omg/ml的過硫酸鉀溶液、6ml濃度為2.5mg/ml的N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺溶液，通入氮氣，緩慢加熱使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發生在31°C，待溫度上升到80°C時保溫1.5h，然后取出產物，經烘干、粉碎得到吸附Co2+樹月旨，本實施例所制得的吸附Co2+樹脂在100mlC02+濃度為1ppm的溶液中對Co2+的吸附量為47.09mg/g，去除率為96.52%。
【主權項】
1.本發明提供了一種操作工藝簡單、吸附Co2+能力強、吸附量及去除率高的樹脂產品及其制備方法，其方法及步驟如下: 將羧甲基馬鈴薯淀粉與一定量的去離子水混合;稱取一定量的丙烯酰胺，配制氫氧化鈉溶液，按一定水解度將其與一定量的丙烯酰胺反應;將上述羧甲基馬鈴薯淀粉與去離子水的混合液與用氫氧化鈉部分水解的丙烯酰胺溶液在反應瓶中混合均勻，加入一定量的引發劑過硫酸鉀與一定量的交聯劑N，f-亞甲基雙丙烯酰胺，攪拌使之均勻，通入氮氣，緩慢加熱，使反應體系溫度逐步升高，聚合反應發生在30-60°C之間，溫度繼續升高達到80°C時保溫1.5h，然后取出產物，經烘干、粉碎即得吸附Co2+樹脂;上述使用的引發劑過硫酸鉀配制成濃度為I Omg/ml的溶液、交聯劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺配制成濃度為2.5mg/ml的溶液。2.上述以羧甲基馬鈴薯淀粉與丙烯酰胺為原料合成吸附Co2+樹脂的方法制得的吸附Co2 +樹脂，最佳條件下的產品在100mlC02 +濃度為1ppm的溶液中對Co2 +的吸附量為49.84mg/g，去除率為99.85%，在10001111(:02+濃度為350??111的溶液中對(:02+的吸附量為1012.1311^/^，去除率為95.70%。3.按權利要求1所述過程最佳條件下合成的吸附Co2+樹脂，其中羧甲基馬鈴薯淀粉:溶解羧甲基馬鈴薯淀粉用水量:丙烯酰胺:溶解丙烯酰胺的水量:氫氧化鈉:溶解氫氧化鈉的水量:過硫酸鉀:溶解過硫酸鉀的水量:N，N L亞甲基雙丙烯酰胺:溶解N，N L亞甲基雙丙烯酰胺的水量=1:18:10:10:2.816:6:0.02:2:0.006:2.4。
【文檔編號】B01J20/30GK105968263SQ201610480146
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】溫國華, 宋麗君, 張雨亭, 鐵得華, 高永偉, 渠清, 柳青, 劉廣華
【申請人】內蒙古大學