以羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺为原料合成吸附Fe³⁺树脂的方法

本发明公开了以羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺为原料合成吸附Fe

技术领域
本发明涉及一种用于环境治理领域的功能高分子材料——吸附Fe³⁺离子树脂的制备方法，特别是指以羧甲基马铃薯淀粉、用氢氧化钠部分水解的丙烯酰胺为主要原料制备吸附Fe³⁺离子树脂的方法。
背景技术
由于重金属具有富集性及稳定性，很难在环境中降解的特点，因此相对于其他污染，重金属污染已经成为威胁人类发展的重大环境问题。 虽然铁对人和动物毒性很小，但水体中铁化合物的浓度为0.1～0.3mg/L时，会影响水的色、嗅、味等感官性状。例如，水体中所含的某些铁化合物的浓度达到0.04mg/L，便会出现异味。印染工业用水中铁含量过高时，往往使产品出现难看的斑点。因此，象塑料、纺织、造纸、酿造和食品工业的用水，对含铁量的要求比饮用水还要高。
发明内容
本发明提供了一种操作工艺简单、吸附Fe³⁺能力强、吸附量高的树脂产品及其制备方法。其方法及步骤如下： 将羧甲基马铃薯淀粉与一定量的去离子水混合；称取一定量的丙烯酰胺与一定量的去离子水混合，配制氢氧化钠溶液按一定水解度将其与丙烯酰胺溶液反应；将上述羧甲基马铃薯淀粉与去离子水的混合液与用氢氧化钠部分水解的丙烯酰胺溶液在反应瓶中混合均匀，加入一定量的引发剂过硫酸钾与一定量的交联剂N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺溶液，搅拌使之均匀，通入氮气，缓慢加热，使反应体系温度逐步升高，聚合反应发生在30-60℃之间，温度继续升高达到80℃时保温1.5h，然后取出产物，经烘干、粉碎即得吸附Fe³⁺树脂。上述使用的引发剂过硫酸钾配制为的浓度为10mg/ml的溶液、交联剂N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺配制为浓度为2.5mg/ml的溶液。最佳条件下的产品在1000mlFe³⁺浓度为10ppm的溶液中对Fe³⁺的吸附量为36.86mg/g，去除率为88.05%,在1000mlFe³⁺浓度为400ppm的溶液中对Fe³⁺的吸附量为1072.65mg/g , 去除率为94.91%。    本发明的优点：（1）羧甲基马铃薯淀粉易溶于水，在吸附Fe³⁺树脂制备的过程中不需要传统的淀粉糊化工艺，工艺流程简单易行；（2）聚合反应温度低，可减少能量消耗，实用性强；（3）产品对Fe³⁺的吸附效果好。
附图说明
图1是羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺合成吸附Fe³⁺树脂的工艺流程图图2是引发剂用量对初始浓度为10ppm的Fe³⁺吸附量的影响曲线图3是交联剂用量对初始浓度为10ppm的Fe³⁺吸附量的影响曲线图4是丙烯酰胺水解度对对初始浓度为10ppm的Fe³⁺吸附量的影响曲线图5是溶解羧甲基马铃薯淀粉的用水量对初始浓度为10ppm的Fe³⁺吸附量的影响曲线图6是羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺质量比对初始浓度为10ppm的Fe³⁺吸附量的影响曲线图7是Fe³⁺的初始浓度对吸附量的影响曲线。
具体实施方式
实施例1：称取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去离子水中，称取7.04g氢氧化钠，溶解于15ml去离子水中，将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室温下搅拌使丙烯酰胺水解；称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与30ml去离子水混合均匀，将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均匀，加入5ml浓度为10mg/ml的过硫酸钾溶液、6ml浓度为2.5mg/ml的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺溶液，通入氮气，缓慢加热使反应体系温度逐步升高，聚合反应发生在35℃，待温度上升到80℃时保温1.5h，然后取出产物，经烘干、粉碎得到吸附Fe³⁺树脂，本实施例所制得的吸附Fe³⁺树脂在1000mlFe³⁺浓度为10ppm的溶液中对Fe³⁺的吸附量为29.05mg/g，去除率为80.71%。实施例2：称取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去离子水中，称取7.04g氢氧化钠，溶解于15ml去离子水中，将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室温下搅拌使丙烯酰胺水解；称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与30ml去离子水混合均匀，将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均匀，加入5ml浓度为10mg/ml的过硫酸钾溶液、6ml浓度为2.5mg/ml的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺溶液，通入氮气，缓慢加热使反应体系温度逐步升高，聚合反应发生在39℃，待温度上升到80℃时保温1.5h，然后取出产物，经烘干、粉碎得到吸附Fe³⁺树脂，本实施例所制得的吸附Fe³⁺树脂在1000mlFe³⁺浓度为10ppm的溶液中对Fe³⁺的吸附量为29.68mg/g，去除率,81.84%。实施例3：称取12.5g丙烯酰胺，溶解于25ml去离子水中，称取3.52g氢氧化钠，溶解于15ml去离子水中，将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室温下搅拌使丙烯酰胺水解；称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与30ml去离子水混合均匀，将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均匀，加入5ml浓度为10mg/ml的过硫酸钾溶液、6ml浓度为2.5mg/ml的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺溶液，通入氮气，缓慢加热使反应体系温度逐步升高，聚合反应发生在28℃，待温度上升到80℃时保温1.5h，然后取出产物，经烘干、粉碎得到吸附Fe³⁺树脂，本实施例所制得的吸附Fe³⁺树脂在1000mlFe³⁺浓度为10ppm的溶液中对Fe³⁺的吸附量为36.86mg/g，去除率为88.05%，在1000mlFe³⁺浓度为400ppm的溶液中Fe³⁺的吸附量为1072.65mg/g,去除率为94.91%。实施例4：称取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去离子水中，称取7.04g氢氧化钠，溶解于15ml去离子水中，将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室温下搅拌使丙烯酰胺水解；称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与55ml去离子水混合均匀，将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均匀，加入5ml浓度为10mg/ml的过硫酸钾溶液、6ml浓度为2.5mg/ml的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺溶液，通入氮气，缓慢加热使反应体系温度逐步升高，聚合反应发生在29℃，待温度上升到80℃时保温1.5h，然后取出产物，经烘干、粉碎得到吸附Fe³⁺树脂，本实施例所制得的吸附Fe³⁺树脂在1000mlFe³⁺浓度为10ppm的溶液中对Fe³⁺的吸附量为30.25mg/g，去除率为82.54%。实施例5：称取25g丙烯酰胺，溶解于25ml去离子水中，称取7.04g氢氧化钠，溶解于15ml去离子水中，将该氢氧化钠溶液滴加到上述丙烯酰胺溶液中，室温下搅拌使丙烯酰胺水解；称取2.5g羧甲基马铃薯淀粉与30ml去离子水混合均匀，将丙烯酰胺的水解液与羧甲基马铃薯淀粉混合液混合均匀，加入7ml浓度为10mg/ml的过硫酸钾溶液、6ml浓度为2.5mg/ml的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺溶液，通入氮气，缓慢加热使反应体系温度逐步升高，聚合反应发生在31℃，待温度上升到80℃时保温1.5h，然后取出产物，经烘干、粉碎得到吸附Fe³⁺树脂，本实施例所制得的吸附Fe³⁺树脂在1000mlFe³⁺浓度为10ppm的溶液中对Fe³⁺的吸附量为29.48mg/g，去除率为82.16%。