本發明涉及殼聚糖，具體為一種功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法和應用。

背景技術：

1、礦業、冶金、電鍍等行業在生產過程中會產生大量的含金屬廢水，包括銅、汞、鉻、鉛等，毒性強，污染很大；目前對這些污水處理方法主要是吸附法、沉淀法、氧化還原法等；近年開發成本低廉、吸附性能強的新型吸附劑是研究趨勢。

2、傳統的吸附劑主要有大孔樹脂、活性炭、絮凝劑等。殼聚糖是天然生物質多糖衍生物，具有綠色環保，來源廣泛，吸附性能好等優點，對殼聚糖進行功能化改性，可以有效提高其吸附性能。公告號為cn113150320b的專利以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、鋰皂石、丙烯酰胺、n,n-亞甲基雙丙烯酰胺、殼聚糖等作為反應物，制備了殼聚糖基雙網絡高強度水凝膠，具有豐富的活性位點，有著更高的比表面積更有利于吸附亞甲基藍。但是其沒有對鉻、銅等金屬離子表現出很好的吸附性能。本發明旨在制備一種含有季銨鹽、磺酸等基團的功能化吸水性殼聚糖材料，提高殼聚糖的吸水率和吸附性能。

技術實現思路

1、解決的技術問題

2、本發明提供了一種吸水率高，吸附性能好的功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法和應用。

3、技術方案

4、一種功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法，包括如下步驟：向反應瓶中加入濃度1-2％的醋酸溶液、殼聚糖，攪拌溶解，加入醛基三嗪季銨鹽交聯劑，在60-75℃的溫度下攪拌反應3-8h，析出沉淀，過濾，水洗，干燥，得到功能化吸水性殼聚糖材料。

5、進一步的，醛基三嗪季銨鹽交聯劑的質量是殼聚糖質量的5-30％。

6、進一步的，醛基三嗪季銨鹽交聯劑的制備方法包括如下步驟：

7、s1、向反應瓶中加入四氫呋喃、水、氫氧化鈉、2-氯乙烷磺酸鈉、4-咪唑甲醛，攪拌溶解，升溫至40-55℃反應4-10h，濃縮除去四氫呋喃，加入鹽酸溶液調節ph至2-4，加入飽和氯化鈉溶液，乙酸乙酯，萃取分離，有機層進行濃縮除去乙酸乙酯，產物在水中重結晶，得到4-咪唑甲醛氯磺酸中間體。

8、s2、向反應瓶中加入n,n-二甲基甲酰胺、三聚氯氰、4-咪唑甲醛氯磺酸中間體，攪拌反應，濃縮除去n,n-二甲基甲酰胺，產物在乙醇中重結晶，得到醛基三嗪季銨鹽交聯劑。

9、進一步的，s1中氫氧化鈉、2-氯乙烷磺酸鈉的質量分別是4-咪唑甲醛質量的45-60％、180-230％。

10、進一步的，s2中4-咪唑甲醛氯磺酸中間體的質量是三聚氯氰質量的330-400％。

11、進一步的，s2中反應在85-100℃的溫度下進行12-24h。

12、技術效果：本發明以4-咪唑甲醛、2-氯乙烷磺酸鈉、三聚氯氰作為反應物，制備了一種新型的醛基三嗪季銨鹽交聯劑，與殼聚糖的氨基進行交聯反應，得到將親水性的季銨鹽和磺酸接枝到殼聚糖材料中，顯著提高了殼聚糖的親水性。并且醛基三嗪季銨鹽交聯劑含有三個醛基，與殼聚糖形成空間交聯網絡的多孔結構，吸水率大幅增加。

13、本發明的殼聚糖材料形成空間交聯網絡的多孔結構，比表面積更大，吸水率更高，吸附位點更多，同時含有功能性的季銨鹽陽離子基團，可以與cr2o72-負離子形成靜電相互作用，顯著提高了殼聚糖材料對cr2o72-的吸附容量。同時將功能性的磺酸基團，以及富氮三嗪和咪唑結構接枝到殼聚糖材料中，磺酸基團、富氮三嗪和咪唑結構中的氮原子可以與cu2+等金屬離子發生配位螯合作用，提高了殼聚糖材料對cu2+的平衡吸附容量。在含金屬污水處理領域有廣闊的應用前景。

技術特征：

1.一種功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：向反應瓶中加入醋酸溶液、殼聚糖，攪拌溶解，加入醛基三嗪季銨鹽交聯劑，攪拌反應，析出沉淀，過濾，洗滌，干燥，得到功能化吸水性殼聚糖材料；

2.根據權利要求1所述的功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法，其特征在于：所述醛基三嗪季銨鹽交聯劑的質量是殼聚糖質量的5-30％。

3.根據權利要求1所述的功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法，其特征在于：所述反應在60-75℃的溫度下進行3-8h。

4.根據權利要求2所述的功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法，其特征在于：所述醛基三嗪季銨鹽交聯劑的制備方法包括如下步驟：

5.根據權利要求4所述的功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法，其特征在于：所述s1中氫氧化鈉、2-氯乙烷磺酸鈉的質量分別是4-咪唑甲醛質量的45-60％、180-230％。

6.根據權利要求4所述的功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法，其特征在于：所述s1中加入鹽酸溶液調節ph至2-4。

7.根據權利要求4所述的功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法，其特征在于：所述s2中4-咪唑甲醛氯磺酸中間體的質量是三聚氯氰質量的330-400％。

8.根據權利要求4所述的功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法，其特征在于：所述s2中反應在85-100℃的溫度下進行12-24h。

9.一種如權利要求1-8任一項所述的制備方法得到的功能化吸水性殼聚糖材料在污水處理中的應用。

技術總結
本發明涉及殼聚糖技術領域，且公開了一種功能化吸水性殼聚糖材料的制備方法和應用，利用醛基三嗪季銨鹽交聯劑，與殼聚糖的氨基進行交聯反應，得到將親水性的季銨鹽和磺酸接枝到殼聚糖材料中，顯著提高了殼聚糖的親水性。并且醛基三嗪季銨鹽交聯劑含有三個醛基，與殼聚糖形成空間交聯網絡的多孔結構，吸水率大幅增加。殼聚糖材料含有功能性的季銨鹽陽離子基團，可以與Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;<supgt;2?</supgt;負離子形成靜電相互作用，同時磺酸基團、富氮三嗪和咪唑結構中的氮原子可以與Cu<supgt;2+</supgt;等金屬離子發生配位螯合作用，提高了殼聚糖材料對Cu<supgt;2+</supgt;的平衡吸附容量。在含金屬污水處理領域有廣闊的應用前景。

技術研發人員：陳建華
受保護的技術使用者：江蘇通能新材料科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28