制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:10695160阅读:588来源:国知局
制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法
【专利摘要】本发明涉及制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法,该方法的制备步骤是:第一步,制备磁性壳聚糖;第二步,对磁性壳聚糖进行交联改性;第三步,制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料。同现有技术相比,通过本发明提供的制备方法制得的磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料,吸附材料机械性能强,吸附效果好,成本低廉,无二次污染,是一种环境友好材料同时磁分离技术可以达到快速分离的目的。
【专利说明】
制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法
技术领域
[0001]本发明涉及废水处理领域,具体涉及制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法。
【背景技术】
[0002]壳聚糖是性能优异的天然高分子材料之一,壳聚糖前体甲壳素广泛存在于虾蟹等甲壳类动物,是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。但是,壳聚糖易溶于酸性溶液,稳定性差,这限制了它的应用范围。如果将壳聚糖进行交联,提高其在酸性溶液中的稳定性,就能拓宽壳聚糖的应用范围。近年来,磁分离技术已被应用到水处理行业中,它是借助磁场力的作用,对不同磁性物质进行分离的一种技术,具有处理量大、液固分离效率尚且占地面积小等优点。
[0003]石墨烯具有很大的比表面积,理论比表面积达2630m2/g,同时具有很强吸附性能和良好的机械性能。因此其作为吸附材料得到了很好的应用。以石墨烯为载体材料,将磁性壳聚糖嫁接到其表面,制备磁性壳聚糖/石墨烯复合纳米材料。此复合材料具有良好的机械性能,具有很大的比表面积,增加了吸附位点,获得具有吸附量大、易于分离、重复使用效果好和无二次污染的生物吸附剂,为环境污染的处理和废物回收利用提供了简单易行的方法和手段。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于:针对上述现有技术的不足,提供制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]第一步,制备磁性壳聚糖;第二步,对磁性壳聚糖进行交联改性;第三步,制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料。
[0007]所述方法进一步包括:
[0008](i)将壳聚糖溶于乙酸溶液中,制成壳聚糖乙酸溶液,然后将三价铁盐和二价铁盐溶于壳聚糖乙酸溶液中,搅拌i?5h使其混合均匀,并放置0.3?3小时;将乙酸乙酯加入到质量分数为30%的naoh溶液中,混合均匀,制成含乙酸乙酯的naoh溶液;将所得溶液用注射器缓缓滴入到含乙酸乙酯的naoh溶液中,缓慢搅拌i?5h,使壳聚糖凝胶纳米微粒固化,将剩余含乙酸乙酯的naoh溶液倒掉,形成的微粒用去离子水重复洗涤,一直到洗液成中性为止,得到磁性壳聚糖;
[0009](2)室温下,在0.5g磁性壳聚糖中加入质量浓度为3?5%的乙酸溶液12?13ml,待壳聚糖充分溶解后,再加入液体状的石蜡50?62.5ml,搅拌5?15分钟;升温至53?57°c,继续搅拌5?15分钟后滴加乳化剂span-800.08?0.12ml,搅拌下保温乳化5?15分钟;继续升温至58?62°c,加入1.3?2.0ml的甲醛搅拌反应i?2小时;所得物呈透明状;滴加质量分数为4?6%的naoh溶液,升温至68?72°c,滴加环氧氯丙烷1.3?3.0ml,搅拌反应4?6小时;过滤后水洗,干燥至恒重,得磁性交联壳聚糖;
[0010](3)功能化石墨烯的制备:石墨粉在混酸和强氧化剂的存在下经过氧化和表面活化处理制得功能化石墨烯,其表面具有羟基和羧基等多种官能团;
[0011](4)将磁性交联壳聚糖加入功能化石墨烯溶液,在一定条件下混合反应,利用外加磁场的条件下进行分离,洗涤、干燥后,制成磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料。
[0012]所述步骤⑴中的乙酸乙酯与质量分数为30%的naoh溶液的体积比为(i?10):50 ο
[0013]所述步骤(i)中的三价铁盐与二价铁盐的摩尔比为(3?8):3。
[0014]所述步骤(3)中的混酸中浓硝酸与浓硫酸体积比为1: 3?1: 6,混合搅拌时间为20?50min,强氧化剂为高锰酸钾,加入量为4.0?7.0g,活化时间12?16h,活化温度为 85 ?100c0
[0015]所述步骤(4)中的石墨烯溶液浓度为0.2?0.5mg/ml,反应混合物中的混合搅拌时间为0.5?1.5h,进行反应的温度为50?70°c,反应时间为i?3h。
[0016]同现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0017](i)可以使磁性壳聚糖有很好的分散,防止局部团聚,增强了吸附材料的机械性能,同时磁分离技术可以达到快速分离的目的;
[0018](2)具有高的比表面积,增加了吸附位点,吸附效果好,同时成本低廉、无二次污染、是一种环境友好材料。
【具体实施方式】
[0019]本发明实施方式主要提供制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法,为便于很好的理解,下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的内容并不限于此。
[0020]实施例1
[0021](i)将壳聚糖溶于乙酸溶液中,制成壳聚糖乙酸溶液,然后将三价铁盐和二价铁盐溶于壳聚糖乙酸溶液中,搅拌ih使其混合均匀,并放置0.3小时;将乙酸乙酯加入到质量分数为30%的naoh溶液中,混合均匀,制成含乙酸乙酯的naoh溶液;将该溶液用注射器缓缓滴入到含乙酸乙酯的naoh溶液中,缓慢搅拌lh,使壳聚糖凝胶纳米微粒固化,将剩余含乙酸乙酯的naoh溶液倒掉,形成的微粒用去离子水重复洗涤,一直到洗液成中性为止,得到磁性壳聚糖;
[0022](2)室温下,在0.5g磁性壳聚糖中加入质量浓度为3%的乙酸溶液12ml,待壳聚糖充分溶解后,再加入液体状的石蜡50ml,搅拌5分钟;升温至53°c,继续搅拌5分钟后滴加乳化剂span-800.08ml,搅拌下保温乳化5分钟;继续升温至58°c,加入1.3ml的甲醛搅拌反应i小时;所得物呈透明状;滴加质量分数为4%的naoh溶液,升温至68°c,滴加环氧氯丙烷1.3ml,搅拌反应4小时;过滤后水洗,干燥至恒重,得磁性交联壳聚糖。
[0023](3)称取1.0g石墨粉加入150ml混酸中(浓硝酸与浓硫酸体积比:i: 5),搅拌反应30min后,再加入6.0g高锰酸钾,油浴90°c,加热回流,反应15h。冰浴条件下,缓慢加滴加双氧水直至不再发生反应,离心,分别依次用稀盐酸和乙醇洗涤,干燥得功能化石墨烯;
[0024](4)将1.5g的磁性壳聚糖加到1ml0.3mg/ml的石墨稀溶液得到混合液中,加入交联剂7ml,在60°c下电动搅拌2h。取出静置后用磁铁进行分离,分别用乙醇、二次水洗涤至中性,真空干燥制得磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料。
[0025]实施例2
[0026](i)将壳聚糖溶于乙酸溶液中,制成壳聚糖乙酸溶液,然后将三价铁盐和二价铁盐溶于壳聚糖乙酸溶液中,搅拌ih使其混合均匀,并放置0.3小时;将乙酸乙酯加入到质量分数为30%的naoh溶液中,混合均匀,制成含乙酸乙酯的naoh溶液;将该溶液用注射器缓缓滴入到含乙酸乙酯的naoh溶液中,缓慢搅拌lh,使壳聚糖凝胶纳米微粒固化,将剩余含乙酸乙酯的naoh溶液倒掉,形成的微粒用去离子水重复洗涤,一直到洗液成中性为止,得到磁性壳聚糖;
[0027](2)室温下,在0.5g磁性壳聚糖中加入质量浓度为5%的乙酸溶液13ml,待壳聚糖充分溶解后,再加入液体状的石蜡62.5ml,搅拌15分钟;升温至57°c,继续搅拌15分钟后滴加乳化剂span-800.12ml,搅拌下保温乳化15分钟;继续升温至62°c,加入2.0ml的甲醛搅拌反应2小时;所得物呈透明状;滴加质量分数为6%的naoh溶液,升温至72°c,滴加环氧氯丙烷3.0ml,搅拌反应6小时;过滤后水洗,干燥至恒重,得磁性交联壳聚糖。
[0028](3)称取1.0g石墨粉加入150ml混酸中(浓硝酸与浓硫酸体积比:1: 5),搅拌反应30min后,再加入6.0g高猛酸钾,油浴90°c,加热回流,反应15h。冰浴条件下,缓慢加滴加双氧水直至不再发生反应,离心,分别依次用稀盐酸和乙醇洗涤,干燥得功能化石墨烯
[0029](4)将2.0g的磁性壳聚糖加到1ml0.5mg/ml的石墨稀溶液得到混合液中,加入交联剂10ml,在70°c下电动搅拌3h。取出静置后用磁铁进行分离,分别用乙醇、二次水洗涤至中性,真空干燥得磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料。
[0030]同现有技术相比,通过本发明提供的制备方法制得磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料,吸附材料机械性能强,吸附效果好,成本低廉,无二次污染,是一种环境友好材料同时磁分离技术可以达到快速分离的目的。
【主权项】
1.制备磁性交联壳聚糖/石墨稀复合材料的方法,其特征在于:该方法的制备步骤是:第一步,制备磁性壳聚糖;第二步,对磁性壳聚糖进行交联改性;第三步,制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法,其特征在于:第一步,制备磁性壳聚糖包括以下步骤: (1)将壳聚糖溶于乙酸溶液中,制成壳聚糖乙酸溶液,然后将三价铁盐和二价铁盐溶于壳聚糖乙酸溶液中,搅拌i?5h使其混合均匀,并放置0.3?3小时; (2)将乙酸乙酯加入到质量分数为30%的naoh溶液中,混合均匀,制成含乙酸乙酯的naoh溶液; (3)将步骤(i)所得溶液用注射器缓缓滴入到含乙酸乙酯的naoh溶液中,缓慢搅拌i?5h,使壳聚糖凝胶纳米微粒固化,将剩余含乙酸乙酯的naoh溶液倒掉,形成的微粒用去离子水重复洗涤,一直到洗液成中性为止,得到磁性壳聚糖。3.根据权利要求1所述的制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法,其特征在于:第二步,对磁性壳聚糖进行交联改性包括以下步骤: (1)室温下,在0.5g磁性壳聚糖中加入质量浓度为3?5%的乙酸溶液12?13ml,待壳聚糖充分溶解后,再加入液体状的石蜡50?62.5ml,搅拌5?15分钟;升温至53?57°c,继续搅拌5?15分钟后滴加乳化剂span-800.08?0.12ml,搅拌下保温乳化5?15分钟;继续升温至58?62°c,加入1.3?2.0ml的甲醛搅拌反应i?2小时;所得物呈透明状; (2)在步骤(i)的透明状所得物中滴加质量分数为4?6%的naoh溶液,升温至68?720c,滴加环氧氯丙烷1.3?3.0ml,搅拌反应4?6小时;过滤后水洗,干燥至恒重,得磁性交联壳聚糖。4.根据权利要求1所述的制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法,其特征在于:第三步,磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的制备包括以下步骤: (1)功能化石墨烯的制备:石墨粉在混酸和强氧化剂的存在下经过氧化和表面活化处理制得功能化石墨烯,其表面具有羟基和羧基等多种官能团; (2)将磁性交联壳聚糖加入功能化石墨烯溶液,在一定条件下混合反应,利用外加磁场的条件下进行分离,洗涤、干燥后,制成磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料。5.根据权利要求2所述的制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法,其特征在于:所述乙酸乙酯与质量分数为30%的naoh溶液的体积比为(i?10):50。6.根据权利要求2所述的制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法,其特征在于:所述三价铁盐与二价铁盐的摩尔比为(3?8):3。7.根据权利要求4所述的制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法,其特征在于:所述混酸中浓硝酸与浓硫酸体积比为1: 3?1: 6,混合搅拌时间为20?50min,强氧化剂为高锰酸钾,加入量为4.0?7.0g,活化时间12?16h,活化温度为85?100°c。8.根据权利要求4所述的制备磁性交联壳聚糖/石墨烯复合材料的方法,其特征在于:石墨烯溶液浓度为0.2?0.5mg/ml,反应混合物中的混合搅拌时间为0.5?1.5h,进行反应的温度为50?70 °c,反应时间为i?3h。
【文档编号】b01j20/28gk106064070sq201410578667
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2014年10月24日 公开号201410578667.x, cn 106064070 a, cn 106064070a, cn 201410578667, cn-a-106064070, cn106064070 a, cn106064070a, cn201410578667, cn201410578667.x
【发明人】苗兴
【申请人】西安以锵电子科技有限责任公司
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