一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法及应用

专利2025-08-02  20

本发明涉及离子交换与吸附,更具体的说是涉及一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法及应用。


背景技术:

1、硼作为一种重要的化工原料,具有广泛的应用。硼元素对于现代工业的发展至关重要,它不仅在玻璃、陶瓷、洗涤剂和农用化肥等领域有着重要的应用,而且在冶金、航空航天、能源及国防等战略性产业中也扮演着基础性的角色。同时,有机硼化合物在医药、功能材料、生物活性分子等领域的应用也显示了硼的化学多样性和合成潜力。随着技术创新的推动,硼工业的发展前景广阔,对我国乃至全球的工业发展和科技进步都将产生积极影响,因此对硼的需求也是越来越大。

2、葡甲胺是一种含有多个羟基的化合物,在合适的条件下能够与硼形成稳定的络合物,在吸附硼方面具有显著的效果和潜在的应用价值,能够为水处理和硼资源回收提供有效的解决方案。另外,基于木材天然的多孔结构和丰富的化学官能团,通过物理处理或者化学改性后可赋予其独特的应用性能。

3、因此,利用葡甲胺对硼酸根优异的选择螯合性和木基材料优异的机械强度、丰富的化学官能团和良好的孔道结构,开发一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料用于硼的吸附和去处,具有广泛的应用潜力和重要的应用价值。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供了一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法及应用,可用于富硼水体中硼的提取和工业废水、自来水、灌溉用水等水体中硼的提取,以实现硼资源的高效利用或解决诸多水体中硼含量过度超标而对自然生态造成的威胁。

2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

3、一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法,包括以下步骤:

4、(1)将木块放入反应釜中,加入n,n-二甲基甲酰胺,并加入催化剂,在搅拌过程滴加环氧氯丙烷,滴加完成后反应一段时间;降温,然后滴加氢氧化钠溶液,升温后继续反应一段时间,然后经洗涤得到端环氧基化木基材料;

5、(2)将端环氧基化木基材料装入反应釜中,加入葡甲胺和n,n-二甲基甲酰胺,在氮气保护下升温并反应一段时间,自然冷却降至室温,经洗涤、干燥,得到葡甲胺修饰的新型功能化木基材料。

6、优选的,步骤(1)中所述n,n-二甲基甲酰胺的加入量为200-300ml。

7、优选的,步骤(1)中所述木块、环氧氯丙烷、氢氧化钠溶液的质量比为:(30-50):(61.7-102.8):(33.4-55.6)。

8、优选的,步骤(1)中所述催化剂为三氟化硼二乙醚。

9、优选的,步骤(1)中所述环氧氯丙烷的滴加速度为20-60滴/min;

10、所述氢氧化钠溶液的浓度为20-30%。

11、优选的,步骤(1)中所述滴加完成后反应一段时间为在40-80℃下恒温回流反应1-6h;

12、所述降温为降温至40℃以下;

13、所述升温后继续反应一段时间为升温至65-85℃继续恒温反应2-6h。

14、优选的,步骤(2)中所述端环氧基化木基材料与葡甲胺的质量比为:(30-50):(65.0-108.4);

15、n,n-二甲基甲酰胺的加入量为400-800ml。

16、优选的,步骤(2)所述在氮气保护下升温并反应一段时间为升温至50-90℃反应2-8h。

17、本发明的另一个目的在于提供上述的葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法制得的葡甲胺修饰的新型功能化木基材料在硼吸附中的应用;

18、具体为:采用葡甲胺修饰的新型功能化木基材料在ph为2-13、温度>10℃的条件下对硼进行吸附。

19、经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:

20、本发明所制备的吸附剂以木材为基材,具有较低的生产成本,且材料孔隙度高、机械性强,可实现对硼的高效吸附及快速分离,吸附量可达20mg/g以上。



技术特征:

1.一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述n,n-二甲基甲酰胺的加入量为200-300ml。

3.根据权利要求1所述的一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述木块、环氧氯丙烷、氢氧化钠溶液的质量比为:(30-50):(61.7-102.8):(33.4-55.6)。

4.根据权利要求1所述的一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述催化剂为三氟化硼二乙醚。

5.根据权利要求1所述的一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述环氧氯丙烷的滴加速度为20-60滴/min;

6.根据权利要求1所述的一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述滴加完成后反应一段时间为在40-80℃下恒温回流反应1-6h;

7.根据权利要求1所述的一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述端环氧基化木基材料与葡甲胺的质量比为:(30-50):(65.0-108.4);

8.根据权利要求1所述的一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述在氮气保护下升温并反应一段时间为升温至50-90℃反应2-8h。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法制得的葡甲胺修饰的新型功能化木基材料在硼吸附中的应用。

10.根据权利要求9所述的葡甲胺修饰的新型功能化木基材料在硼吸附中的应用,其特征在于,采用葡甲胺修饰的新型功能化木基材料在ph为2-13、温度>10℃的条件下对硼进行吸附。


技术总结
本发明公开了一种葡甲胺修饰的新型功能化木基材料的制备方法及应用,包括以下步骤:将木块放入反应釜中,加入N,N‑二甲基甲酰胺,并加入催化剂,在搅拌过程滴加环氧氯丙烷,滴加完成后反应一段时间;降温,然后滴加氢氧化钠溶液,升温后继续反应一段时间,然后经洗涤得到端环氧基化木基材料;将端环氧基化木基材料装入反应釜中,加入葡甲胺和N,N‑二甲基甲酰胺,在氮气保护下升温并反应一段时间,自然冷却降至室温,经洗涤、干燥,得到葡甲胺修饰的新型功能化木基材料。该葡甲胺修饰的新型功能化木基材料用于硼的吸附去除具有良好的吸附性能。在pH为2‑13、温度为10℃以上的条件下,吸附量可达20mg/g以上。

技术研发人员:陈渭,孙鹏宇,石伟,孙哲,郜飞雨,张恒源,朱玺睿,董雯雯,薛济民
受保护的技术使用者:青海师范大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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