CN1077451C - 改性纤维素吸附剂及其制备方法及其使用再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种改性纤维素吸附剂，载体上生成的纤维素衍生物的分子式为：纤维素-O-CH₂CH(OH)CH₂N⁺H(CH₂CH₃)₂，吸附剂的制备方法为二浸二轧-烘干-焙烘-水洗-酸煮-水洗-成品。吸附剂的使用是将其放入阴离子染料的印染污水中30-60分钟。吸附剂的解吸为放入碳酸钠溶液中沸煮5-10分钟，将解吸后的吸附剂浸泡于pH＝2-4的水溶液中浸泡10分钟左右即可。

Description

改性纤维素吸附剂及其制备方法及其使用再生方法

本发明与改性纤维素吸附剂及其制备方法和使用再生方法有关。

已有的改性纤维素吸附剂如《季铵化纤维素用于水解活性染料废液的净化》(TexT.Chem.col.1955，27(4)，25)一文报道，为季铵化纤维素，其结构式为：纤维素—O—CH₂CH(OH)CH₂N⁺(CH₃)₃，其处理对象为水解活性染料，其再生条件为在1M的NaOH溶液中处理载体，将吸附于树指上的染料解吸下来。在该强碱条件下可能会降低树脂的吸附能力和使用寿命。

本发明的目的是提供一种利用叔胺化纤维素转化成的隐性季铵化纤维素吸附剂。该吸附剂吸附能力强，使用寿命长。

本发明的另一个目的是提供上述吸附剂的制备方法。

本发明的又一个目的是提供一种使用和再生上述吸附剂的方法。

本发明是这样实现的：

本发明改性纤维素吸附剂，以纤维素织物为载体，其特征在于载体上生成的纤维素衍生物的分子式为：

纤维素—O—CH₂CH(OH)CH₂N⁺H(CH₂CH₃)₂，

改性纤维素吸附剂的制备方法，其工艺流程如下：

(1)将下述处方配制成液体                 重量％

1，1—双乙基—3羟基氯化氮杂环丁烷       2—4

简称吖丁啶衍生物

氢氧化钠                                1.5—3

渗透剂JFC—脂肪醇聚氧乙烯基醚           0.1

水                                      其余，

(2)将载体(纤维素纤维类织物，纱线等)浸渍于配制的液体中3—5分钟，然后取出载体挤干，再将载体浸入液体中浸渍3—5分钟，再取出载体挤干，使带液率达80—100％(重量)，带液率＝(湿载体－干载体)/干载体。

(3)将挤干的载体置于70—80℃的烘房内烘干，再将温度升至150℃左右焙烘3—5分钟，

(4)将烘干的载体用自来水中洗除去未反应的1，1—双乙基—3羟基氮化氮杂环丁烷(吖丁啶衍生物)及残留的氢氧化钠，

(5)用1％(重量)的浓度98％的冰醋酸加入水中将载体沸煮5—10分钟，以充分中和载体上残留的氢氧化钠，

(6)将载体水洗干净后烘干即成。

改性纤维素吸附剂的使用方法，其工艺步骤如下：

将吸附剂放入含阴离子染料的印染污水中，其用量为污水中含1.5重量份染料，加入的吸附剂为100重量份，吸附温度为50—60℃，吸附剂与污水之比为1∶20，吸附时间为30—60分钟。

改性纤维素吸附剂的再生方法，其工艺步骤如下：

(1)将吸附有染料的吸附剂用含2—5g/L的碳酸钠沸煮5—10分钟，即可将小分子的阴离子染料从吸附剂上完全解吸下来，

(2)将解吸后的吸附剂浸泡于pH＝2—4的水溶液中浸泡10分钟，使其吸附性能再生，再生后的吸附剂循环使用多次而吸附性能下降微小。

将吸附有大分子的阴离子染料的改性纤维素吸附剂再生，其工艺步骤如下：

将吸附有大分子的阴离子染料的改性纤维素吸附剂先用2—5g/l的碳酸钠沸煮5—10分钟后，再用N，N—二甲基甲酰胺萃取法将靠氢键和范德华引力结合的大分子染料解吸下来，萃取后的N，N—二甲基甲酰胺通过蒸馏将其回收制用，解吸后的吸附剂浸泡于pH＝2—4的水溶液中浸泡10分钟，使其吸附性能再生，再生后的吸附剂循环使用多次而吸附性能下降微小。

图1为本发明的咐附解吸性能表。

本发明具有如下的优点和效果

1、吸附剂对各种阴离子染料的吸附能力强。

从图1表中可以看出，该吸附剂对各种类型的阴离子染料均有很强的吸附能力，类似地对冰染染料的色酚、还原染料的隐色体，硫化染料隐色体以及带有较强极性基团的染料如涂料粒子等均有很强的吸附能力，这是由于该吸附剂实际上为纤维素的叔胺衍生物，通过酸煮后形成了纤维素的季铵衍生物。因而该带有正电荷的吸附剂对含有阴离子的染料具有很强的静电引力，从而对阴离子染料的吸附能力很强。

2、吸附剂的再生性能优良。

从图1中可以看出，该吸附剂通过吸附—→解吸—→再生—→再吸附，如此循环使用10次后，其对各种类型的阴离子染料的吸附率均下降很少，除个别染料(活性紫K—3R)外，吸附能力的下降率均在3％以下。吸附率的下降主要是由于活性染料与吸附剂之间形成部分共价键，从而在吸附剂上滞留而占据了吸附染座。而在实际印染污水中大部分(几乎全部)活性染料实际上以水解活性染料的形式存在，与吸附剂之间以盐键、氢键、范德华引力相互作用，因而多次重复使用以后其吸附能力均可基本保持不变。季铵化合物具有防霉抗菌性能，而吸附剂上含有隐性季铵基团，因而具有防霉抗菌性能，从而使得吸附剂在污水中长期使用而不致霉变，水解。这一点对此类树脂用于污水脱色很重要。因此这种既吸附性能强，又容易解吸，且制透方便，成本低，又不易霉变，水解的吸附剂，为印染污水脱色开辟了一条崭新的途径。

如下是本发明的实施例：

一、吸附剂的制备

载体：纤维素纤维类织物、纱线、碎屑等

工艺处方：                               重量％

1，1—双乙基—3羟基氯化氮杂环丁烷        2—4％

                   氢氧化钠              1.5—3％

                   渗透剂JFC             0.1％

                   (脂肪醇聚氧乙烯基醚)

                   加水补充至            100％

具体工艺处方见下表：

其中氢氧化钠起催化氯化吖丁啶的衍生物与纤维素、纤维反应的作用，渗透剂JFC起帮助上述所配液体渗透入纤维中的作用。

工艺操作：将载体(纤维素纤维类织物、纱线等)浸渍于上述所配制的液体中以能浸没载体即可)浸渍3—5分钟，然后取出载体挤干，再将载体浸入液体中浸渍3—5分钟，再取出载体挤干，使带液率达80—100％(带液率

然后将其置于70—80°的烘房内烘干，再将温度升至150℃左右焙烘3—5分钟，紧接着将该载体用自来水冲洗5分钟左右以除去未反应的1，1—双乙基—3羟基氯化氮杂环丁烷及残留的氢氧化钠，最后用1％的冰醋酸(98％)沸煮5—10分钟，以充分中和载体上残留的氢氧化钠，水洗干净后将该载体烘干即得到吸附剂。其分子式为：

纤维素—O—CH₂CH(OH)CH₂N⁺H(CH₂CH₃)₂

二、吸附剂对阴离子染料的吸附能力试验。

实验中，我们用所制备的吸附剂置于含有一定量的阴离子染料的染液中，测量其吸附染料的吸附率来衡量该吸附剂对阴离子染料的吸附能力。

吸附剂：纤维素—O—CH₂CH(OH)CH₂N⁺H(CH₂CH₃)₂

阴离子染料：活性艳红X—3B、活性艳紫K—3R、水解活性艳紫K—3R，失活的活性嫩黄X—4G、活性艳兰K—GR、直接耐酸大红4BS、酸性橙R、弱酸性嫩黄2G等阴离子染料。

吸附条件：染液浓度1.5％(对吸附剂重，即100g吸附。加入1.5g染料)，吸附温度50—60℃；浴比(吸附剂与染液之比)＝1∶20；吸附30—60分钟。

测试及操作：精确称取各种染料各0.500g，放入小烧杯中，加蒸馏水溶解，然后移入100ml容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度待用。

安装吸色装置，各种染分别两套。用移液管准确吸取上述所配染液各30ml入各染色装置中，然后加170ml水至200。接着将染色装置放入恒温水浴锅中，待温度上升到50—60℃时，往其中一个染色装置中迅速加入吸附剂10g，60分钟后取出吸附剂，保留残液。

将上述残液和空白染浴(未加吸附剂的染浴)分别用分光光度计测定其吸光度A(空白染浴太浓，可适当冲淡)。

其中A₁为各种染料用吸附剂吸附一定时间后，残液的吸光度、A₀为对应的空白染料的吸光度。

三、吸附于吸附剂上的染料的解吸

将吸附有染料的吸附剂用2—5g/l的碳酸钠沸煮5—10分钟即可将活性染料，水解活性染料等小分子的阴离子染料从吸附剂上完全解吸下来。若解吸不完全说明吸附剂上吸附有大分子的阴离子染料，此时可在先用2—5g/l碳酸钠按上述方法解吸后，再用N，N—二甲基甲酰胺萃取法将剩余的少量以氢键和范徳华引力结合的染料解吸下来。萃取后的N，N—二甲基甲酰胺尚可通过蒸馏将其回收再利用。

四、吸附剂的再生

将上述方法解吸染料后所剩吸附剂浸泡于pH＝2—4的水溶液(用98％醋酸或37％的盐酸调节)中浸泡10分钟左右，即可使其吸附性能再生。

再生后的吸附剂—→吸附阴离子染料，并测定吸附率，—→解吸—→再生—→吸附阴离子染料—→循环使用。

吸附剂循环使用N次后吸附能力的下降率可以通过下式计算：

吸附剂的再生性能见下表：

注：N次为10次或5次。

Claims (5)

1、一种改性纤维素吸附剂，以纤维素织物为载体，其特征在于载体上生成的纤维素衍生物的分子式为：

纤维素—O—CH₂CH(OH)CH₂N⁺H(CH₂CH₃)₂，

2、如权利要求1所述的改性纤维素吸附剂的制备方法，其工艺流程如下：

(1)将下述处方配制成液体                    重量％

1，1—双乙基—3羟基氯化氮杂环丁烷          2—4

氢氧化钠                                   1.5—3

渗透剂JFC—脂肪醇聚氧乙烯基醚              0.1

水                                         其余，

(2)将载体浸渍于配制的液体中3—5分钟，然后取出载体挤干，再将载体浸入液体中浸渍3—5分钟，再取出载体挤干，使带液率达80—100％(重量)，

(3)将挤干的载体置于70—80℃的烘房内烘干，再将温度升至150℃左右焙烘3—5分钟，

(4)将烘干的载体用自来水冲洗除去未反应的1，1—双乙基—3羟基氮化氮杂环丁烷及残留的氢氧化钠，

(5)用1％(重量)的浓度98％的冰醋酸加入水中将载体沸煮5—10分钟，以充分中和载体上残留的氢氧化钠，

(6)将载体水洗干净后烘干即成。

3、如权利要求1所述的改性纤维素吸附剂的使用方法，其工艺步骤如下：

将吸附剂放入含阴离子染料的印染污水中，其用量为污水中含1.5重量份染料，加入的吸附剂为100重量份，吸附温度为50—60℃，吸附剂与污水之比为1∶20(重量)，吸附时间为30—60分钟。

4、如权利要求1所述的改性纤维素吸附剂的再生方法，其工艺步骤如下：

(1)将吸附有染料的吸附剂用含2—5g/l的碳酸钠沸煮5—10分钟，即可将小分子的阴离予染料从吸附剂上完全解吸下来，

(2)将解吸后的吸附剂浸泡于pH＝2—4的水溶液中浸泡10分钟，使其吸附性能再生，再生后的吸附剂循环使用多次而吸附性能下降微小。

5、如权利要求1所述的改性纤维素吸附剂的再生方法，将吸附有大分子的阴离子染料的改性纤维素吸附剂再生，其工艺步骤如下：

将吸附有大分子的阴离子染料的改性纤维素吸附剂先用2—5g/l的碳酸钠沸煮5—10分钟后，再用N，N—二甲基甲酰胺萃取法将靠氢键和范德华引力结合的大分子染料解吸下来，萃取后的N，N—二甲基甲酰胺通过蒸馏将其回收利用，解吸后的吸附剂浸泡于pH＝2—4的水溶液中浸泡10分钟，使其吸附性能再生，再生后的吸附剂循环使用多次而吸附性能下降微小。