[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN106009458B - 一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶及其制备方法与应用 - Google Patents

一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106009458B
CN106009458B CN201610453926.5A CN201610453926A CN106009458B CN 106009458 B CN106009458 B CN 106009458B CN 201610453926 A CN201610453926 A CN 201610453926A CN 106009458 B CN106009458 B CN 106009458B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellulose
pineapple bran
pineapple
cuttlefish
kaolin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610453926.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106009458A (zh
Inventor
黄惠华
戴宏杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201610453926.5A priority Critical patent/CN106009458B/zh
Publication of CN106009458A publication Critical patent/CN106009458A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106009458B publication Critical patent/CN106009458B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/02—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to polysaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
    • C08F251/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof on to cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2351/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C08J2351/02—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers grafted on to polysaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2489/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种菠萝皮渣纤维素‑g‑丙烯酸/高岭土/乌贼墨新型水凝胶及其制备方法与应用。本发明以菠萝皮渣为原材料，经过清洗、干燥、粉粹、漂白、碱液处理后得到菠萝皮渣纤维素，将菠萝皮渣纤维素在离子液体中加热搅拌溶解，以过硫酸铵为引发剂，N,N‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，丙烯酸为单体，进行接枝改性，再加入高岭土和乌贼墨，待反应完成冷却至室温，加入蒸馏水浸泡洗涤，冷冻干燥得到水凝胶。本发明所用原料来源丰富，方便易得，经济性好。本发明在对菠萝皮渣纤维素进行改性后制备水凝胶工艺简单，反应时间短，乌贼墨和高岭土可提高该水凝胶的热稳定性，所得水凝胶在废水处理和吸附材料领域具有良好的应用前景。

Description

一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶及其 制备方法与应用
技术领域
本发明属于复合水凝胶的技术领域，具体涉及一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶及其制备方法与应用。
背景技术
菠萝(Ananas comosus)是一种资源丰富、风味独特的热带水果，深受大众的喜爱，主要产地集中在中国、泰国、巴西、墨西哥、菲律宾和马来西亚等，全世界年产量约为1600-1900万吨，在我国的年产量约为200多万吨。菠萝大部分作为鲜食，或者是加工成菠萝罐头、果酱、沙拉、鸡尾酒辅料等，以及作为菠萝蛋白酶的提取原料。在菠萝产品加工过程中，菠萝皮渣占据了菠萝加工废物的30-42％，通常作为加工副产物而丢弃，污染环境的同时也造成了资源浪费。因此，如何充分利用和加工菠萝皮渣对促进菠萝产业的高值化及环境保护具有重要意义。研究发现，菠萝皮渣主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶组成，其中纤维素干重含量达到22％，充分利用这些纤维素是菠萝皮渣高值化的重要切入点，但是目前对于菠萝皮渣纤维素高值化利用的研究相对较少。
纤维素作为一种天然的水凝胶制备原料，相比其它合成聚合物具有更好的生物相容性、可降解性及无毒性。
高岭土(kaolin)属亲水性的层状硅酸盐粘土矿物材料，具有比表面积大、价廉易得的特点，可以较好地和有机单体聚合，从周围介质中吸附各种离子及杂质。
乌贼墨(sepia ink)主要由黑色素和蛋白多糖组成，其中黑色素能够有效吸附Cu2 +、Fe3+、Pb2+和Cd2+等重金属离子，而乌贼墨在水产市场通常被丢弃。
水凝胶是由亲水性的高分子三维网络与水组成的多元体系，它能够吸收及保持大量水分却又不溶于水。由于水凝胶优良的亲水性、生物相容性、渗透性和高润胀率，使水凝胶在污水处理、食品包装、医药材料、传感器和药物释放等领域得到广泛关注。
因此，研究以菠萝皮渣纤维素为基础材料，高岭土和乌贼墨作为添加物制备得到新型水凝胶具有重要意义。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种以菠萝皮渣纤维素、高岭土和乌贼墨为原料制得的水凝胶及其制备方法。
本发明的另一目的在于提供由上述制备方法制备得到的水凝胶的应用——作为吸附剂应用在废水处理中。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)菠萝皮渣纤维素的制备
将新鲜菠萝皮渣清洗后打浆、干燥、粉碎、过筛，得到菠萝皮渣干粉，取菠萝皮渣干粉与蒸馏水混合，水浴加热后收集滤渣进行漂白处理，然后过滤、洗涤、干燥后得到菠萝皮渣纤维素粗品，将菠萝皮渣纤维素粗品进行碱液处理，然后过滤、洗涤、干燥、过筛，得到菠萝皮渣纤维素(Pineapple peel cellulose,PPC)；
(2)乌贼墨的制备
将新鲜乌贼解剖后取出墨囊，分离挤出墨汁，在蒸馏水中浸泡，然后离心、干燥、研磨、过筛得到乌贼墨(sepia ink)；
(3)所述水凝胶的制备
将菠萝皮渣纤维素与离子液体进行混合，边加热边搅拌，使菠萝皮渣纤维素溶解均匀，冷却后加入引发剂，继续搅拌，加入丙烯酸、交联剂进行接枝改性，然后加入高岭土和乌贼墨继续搅拌进行反应，冷却后蒸馏水浸泡洗涤，去除未反应的物质和离子液体，冷冻干燥后得到菠萝皮渣纤维素水凝胶(PPCH)，即所述水凝胶。
进一步地，步骤(1)中，所述菠萝皮渣清洗后干燥为50-60℃下干燥24-36h；所述粉碎采用中草药粉碎机，过筛目数为80-100目。
进一步地，步骤(1)中，所述菠萝皮渣与蒸馏水混合比例为1:(20-25)g/mL；所述水浴加热的温度为70-80℃，水浴加热的时间为2-3h。
进一步地，步骤(1)中所述漂白处理为：以质量分数为7.5-8.0％的亚氯酸钠溶液为漂白剂，料液比为1:(15-20)g/mL，以盐酸溶液调节溶液pH值为3.8-4.0，在70-80℃条件下漂白处理2-4h。
进一步地，步骤(1)中所述漂白后的洗涤、干燥：所述洗涤是指先用蒸馏水洗涤至中性，然后再用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤3-5次；所述干燥为室温风干2-3h后，再于50-60℃下干燥18-20h。
进一步地，步骤(1)中所述碱液处理为：以质量分数为10-12％的氢氧化钠溶液为碱液，料液比为1:(15-20)g/mL，室温下搅拌反应10-12h，搅拌转速为300-500rpm。
进一步地，步骤(1)中所述碱液处理后的洗涤、干燥条件与漂白处理后的一致，过筛目数为80-100目。
进一步地，步骤(2)中，所述新鲜乌贼为虎斑乌贼；所述浸泡时间为16-20h，料液比为1:(20-30)g/mL，浸泡温度为4-8℃。
进一步地，步骤(2)中所述离心转速为4000-5000r/min，离心时间为20-30min。
进一步地，步骤(2)中，所述干燥时的温度为50-60℃，干燥时间为16-20h；所述过筛的目数为80-100目。
进一步地，步骤(3)中所述离子液体为[BMIm]Cl(氯化1-丁基-3-甲基咪唑)，菠萝皮渣纤维素和与离子液体的比例为1:(40-50)g/g。
进一步地，步骤(3)中所述混合后搅拌加热的加热温度为80-100℃，加热时间为3-5h，搅拌转速为300-500rpm。
进一步地，步骤(3)中，所述的引发剂为过硫酸铵，用量为菠萝皮渣纤维素和丙烯酸总质量的1.5-2.5％；所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，用量为菠萝皮渣纤维素和丙烯酸总质量0.5-1.0％；所述丙烯酸的中和度为60-80％(以质量分数为40％的氢氧化钠溶液调节)，用量与菠萝皮渣纤维素质量的比例为(4-6):1。
进一步地，步骤(3)中，所述加入引发剂前的冷却温度为50-60℃；所述继续搅拌的时间为10-20min；所述接枝改性的反应温度为60-80℃，反应时间为1-2h，搅拌转速为300-500rpm。
进一步地，步骤(3)中，所述加入乌贼墨和高岭土后的反应温度为60-80℃，反应时间为1-3h，搅拌转速为300-500rpm；所述高岭土的添加量与菠萝皮渣纤维素质量的比例为(1-4):10；所述乌贼墨的添加量与菠萝皮渣纤维素质量的比例为(2-6):10。
进一步地，步骤(3)中，所述加入高岭土和乌贼墨进行反应后的冷却是指冷却至室温；所述蒸馏水浸泡洗涤是指连续4d每8-12h更换一次蒸馏水。
进一步地，步骤(3)中所述冷冻干燥为-(55-60)℃干燥36-40h。
由上述制备方法制备得到的菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨新型水凝胶。
所述菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨新型水凝胶在废水处理和吸附材料领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明制备水凝胶的纤维素来源于农业生产废弃物菠萝皮渣，材料丰富易得，而采用离子液体溶解纤维素，反应条件温和，生态环保，符合绿色化学的特征。
(2)本发明在对菠萝皮渣纤维素进行丙烯酸接枝改性的同时制备水凝胶，工艺操作简单，设备要求低；接枝丙烯酸使水凝胶具有pH响应性和良好的溶胀性能，丰富了该水凝胶的应用。
(3)本发明利用高岭土和乌贼墨改善菠萝皮渣纤维素水凝胶的应用性能，高岭土价格低廉，可吸附各类离子和杂质；而乌贼墨在水产市场通常被丢弃，但是能够有效吸附重金属；这些特性可以使制备的水凝胶具有污水处理方面的应用价值。
附图说明
图1为实施例1制备的水凝胶(PPCH-1)和菠萝皮渣纤维素(PPC)、乌贼墨、高岭土的FT-IR图谱；
图2为实施例2制备的水凝胶(PPCH-2)和菠萝皮渣纤维素(PPC)的XRD衍射图谱；
图3为实施例3制备的水凝胶(PPCH-3)和菠萝皮渣纤维素(PPC)的TG曲线图；
图4a为实施例4中水凝胶PPCH-4的SEM图；
图4b为实施例4中菠萝皮渣纤维素PPC的SEM图；
图5为实施例1～4制备的水凝胶(PPCH-1、PPCH-2、PPCH-3和PPCH-4)的溶胀性能和对亚甲蓝吸附能力。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明和描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)菠萝皮渣经过清洗后打浆，50℃干燥36h，粉粹后于80目下筛分，得到菠萝皮渣粉；
(2)菠萝皮渣粉与蒸馏水混合，料液比为1:20g/mL，70℃水浴加热2h，过滤后收集滤渣进行漂白处理。以质量分数为7.5％的亚氯酸钠溶液为漂白剂，料液比为1:15g/mL，以4mol/L的盐酸溶液调节溶液pH值为3.8，70℃漂白处理2h；
(3)过滤收集漂白处理后的不溶物，蒸馏水洗涤至中性后再用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤3次，室温风干2h，50℃下干燥18h得到菠萝皮渣纤维素粗品；
(4)将菠萝皮渣纤维素粗品与质量分数为10％的氢氧化钠溶液混合，料液比为1:15g/mL，室温下搅拌反应10h，搅拌转速为300rpm，过滤收集滤渣，蒸馏水洗涤至中性后再用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤3次，室温风干2h，50℃下干燥18h，过筛80目得到菠萝皮渣纤维素；
(5)乌贼墨制备工艺：将新鲜虎斑乌贼解剖后取出墨囊，分离挤出墨汁，在4℃、料液比1:20g/mL条件下于蒸馏水中浸泡20h，4000r/min离心20min，沉淀物在50℃条件下干燥16h，研磨后过80目筛得到乌贼墨；
(6)0.2g菠萝皮渣纤维素加入8g离子液体[BMIm]Cl，80℃加热搅拌5h，搅拌转速为300rpm，冷却至50℃后加入引发剂过硫酸铵0.015g，继续搅拌10min，加入中和度为60％的丙烯酸0.8g、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.005g，60℃搅拌反应1h，搅拌转速为300rpm，然后加入0.02g高岭土和0.04g乌贼墨，在60℃下继续搅拌1h，搅拌转速为300rpm，反应完成后待混合液冷却至室温后加入蒸馏水浸泡4d，每8h更换蒸馏水，然后进行冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-55℃，干燥时间为36h，得到水凝胶PPCH-1。
图1为实施例1制备的水凝胶(PPCH-1)和菠萝皮渣纤维素(PPC)、乌贼墨、高岭土的FT-IR图谱。PPCH-1和PPC中3400cm-1左右的峰为-OH的特征吸收峰，1400cm-1左右的峰为C-H弯曲振动吸收峰，1053cm-1为C-O-C伸缩振动吸收峰，这些都是天然纤维素的特征吸收峰。高岭土中1088cm-1和907cm-1为Si-O伸缩振动吸收峰，792cm-1和564cm-1分别为Si-O-Al伸缩振动和Si-O-Al弯曲振动吸收峰。乌贼墨中3224、1578、1368cm-1分别为O-H和N-H伸缩振动吸收峰、COO-电离和C＝O双键吸收峰以及C-N伸缩振动吸收峰，这些都是乌贼墨中黑色素的特征吸收峰。与PPC相比，PPCH-1在1720cm-1出现新的吸收峰，为C＝O伸缩振动吸收峰，这是由于菠萝皮渣纤维素接枝丙烯酸引起的。PPC中3400cm-1吸收峰变宽，这可能与乌贼墨的加入有关。PPCH-1中565cm-1为Si-O-Al弯曲振动吸收峰，这是由于高岭土的嵌入引起的。
实施例2
(1)菠萝皮渣经过清洗后打浆，55℃干燥24h，粉粹后于100目下筛分，得到菠萝皮渣粉；
(2)菠萝皮渣粉与蒸馏水混合，料液比为1:25g/mL，75℃水浴加热3h，过滤后收集滤渣进行漂白处理。以质量分数为8.0％的亚氯酸钠溶液为漂白剂，料液比为1:20g/mL，以4mol/L的盐酸溶液调节溶液pH值为3.9，75℃漂白处理3h；
(3)过滤收集漂白处理后的不溶物，蒸馏水洗涤至中性后再用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤4次，室温风干3h，55℃下干燥20h得到菠萝皮渣纤维素粗品；
(4)将菠萝皮渣纤维素粗品与质量分数为10％的氢氧化钠溶液混合，料液比为1:20g/mL，室温下搅拌反应12h，搅拌转速为400rpm，过滤收集滤渣，蒸馏水洗涤至中性后再用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤3次，室温风干3h，55℃干燥18h，过筛100目得到菠萝皮渣纤维素；
(5)乌贼墨制备工艺：将新鲜虎斑乌贼解剖后取出墨囊，分离挤出墨汁，在5℃、料液比1:25g/mL条件下于蒸馏水中浸泡18h，4500r/min离心25min，沉淀在55℃条件下干燥18h，研磨后过100目筛得到乌贼墨；
(6)0.2g菠萝皮渣纤维素加入9g离子液体[BMIm]Cl，90℃加热搅拌4h，搅拌转速为400rpm，冷却至55℃后加入引发剂过硫酸铵0.024g，继续搅拌15min，加入中和度为70％的丙烯酸1.0g、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.0096g，60℃搅拌反应3h，搅拌转速为400rpm，然后加入0.05g高岭土和0.04g乌贼墨，在70℃下继续搅拌1.5h，搅拌转速为400rpm，反应完成后待混合液冷却至室温后加入蒸馏水浸泡4d，每8h更换一次蒸馏水，然后进行冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-58℃，干燥时间为38h，得到水凝胶PPCH-2。
图2为实施例2中的水凝胶PPCH-2与菠萝皮渣纤维素PPC的XRD衍射谱图。PPC在21.8°有一强衍射峰，在15.3°和34.6°处衍射峰的强度较弱，这是菠萝皮渣纤维素自身结晶所形成的。而在水凝胶PPCH-2中，PPC中原有的衍射峰的强度均变弱，15.3°和34.6°处的衍射峰几乎消失，同时在26.4°处出现了新的较弱的衍射峰，这些都表明菠萝皮渣纤维素在改性和水凝胶制备过程中，原有的晶体结构被破坏，结晶度明显下降。
实施例3
(1)菠萝皮渣经过清洗后打浆，55℃干燥30h，粉粹后于100目下筛分，得到菠萝皮渣粉；
(2)菠萝皮渣粉与蒸馏水混合，料液比为1:20g/mL，80℃水浴加热3h，过滤后收集滤渣进行漂白处理。以质量分数为7.5％的亚氯酸钠溶液为漂白剂，料液比为1:20g/mL，以4mol/L的盐酸溶液调节溶液pH值为3.9，80℃漂白处理3h；
(3)过滤收集漂白处理后的不溶物，蒸馏水洗涤至中性后再用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤5次，室温风干3h，55℃干燥18h得到菠萝皮渣纤维素粗品；
(4)将菠萝皮渣纤维素粗品与质量分数为10％的氢氧化钠溶液混合，料液比为1:15g/mL，室温下搅拌反应10h，搅拌转速为500rpm，过滤收集滤渣，蒸馏水洗涤至中性后再用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤3次，室温风干3h，55℃干燥20h，过筛80目得到菠萝皮渣纤维素；
(5)乌贼墨制备工艺：将新鲜虎斑乌贼解剖后取出墨囊，分离挤出墨汁，在8℃、料液比1:20g/mL条件下于蒸馏水中浸泡20h，5000r/min离心20min，沉淀在60℃条件下干燥16h，研磨后过100目筛得到乌贼墨；
(6)0.2g菠萝皮渣纤维素加入10g离子液体[BMIm]Cl，100℃加热搅拌3h，搅拌转速为500rpm，冷却至60℃后加入引发剂过硫酸铵0.035g，继续搅拌20min，加入中和度为80％的丙烯酸1.2g、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.014g，60℃搅拌反应3h，搅拌转速为400rpm，然后加入0.05g高岭土和0.08g乌贼墨，在80℃下继续搅拌1h，搅拌转速为500rpm，反应完成后待混合液冷却至室温后加入蒸馏水浸泡4d，每8h更换一次蒸馏水，然后进行冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-60℃，干燥时间为40h，得到水凝胶PPCH-3。
图3为实施例3中水凝胶PPCH-3和菠萝皮渣纤维素PPC的TG曲线图。由图3可以看出，水凝胶PPCH-3的起始分解温度比PPC低，说明菠萝皮渣纤维素改性和水凝胶制备过程中，菠萝皮渣纤维素分子内和分子间氢键被破坏，热稳定性降低。但PPC较PPCH-3有更高的失重率，温度达到500℃时，PPC失重率约为80％，而PPCH-3的失重率仅为60％，说明水凝胶PPCH-3的降解程度较低。
实施例4
(1)菠萝皮渣经过清洗后打浆，60℃干燥24h，粉粹后于80目下筛分，得到菠萝皮渣粉；
(2)菠萝皮渣粉与蒸馏水混合，料液比为1:20g/mL，80℃水浴加热2h，过滤后收集滤渣进行漂白处理。以质量分数为7.5％的亚氯酸钠溶液为漂白剂，料液比为1:15g/mL，以4mol/L的盐酸溶液调节溶液pH值为4.0，75℃漂白处理4h；
(3)过滤收集漂白处理后的不溶物，蒸馏水洗涤至中性后再用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤3次，室温风干3h，60℃干燥18h得到菠萝皮渣纤维素粗品；
(4)将菠萝皮渣纤维素粗品与质量分数为10％的氢氧化钠溶液混合，料液比为1:20g/mL，室温下搅拌反应12h，搅拌转速为400rpm，过滤收集滤渣，蒸馏水洗涤至中性后再用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤3次，室温风干3h，55℃下干燥18h，过筛100目得到菠萝皮渣纤维素；
(5)乌贼墨制备工艺：将新鲜虎斑乌贼解剖后取出墨囊，分离挤出墨汁，在4℃、料液比1:30g/mL条件下于蒸馏水中浸泡18h，4500r/min离心30min，沉淀在50℃条件下干燥20h，研磨后过100目筛得到乌贼墨；
(6)0.2g菠萝皮渣纤维素加入8g离子液体[BMIm]Cl，90℃加热搅拌3h，搅拌转速为400rpm，冷却至60℃后加入引发剂过硫酸铵0.025g，继续搅拌15min，加入中和度为70％的丙烯酸0.8g、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.005g，80℃搅拌反应2h，搅拌转速为300rpm，然后加入0.08g高岭土和0.04g乌贼墨，在60℃下继续搅拌2h，搅拌转速为500rpm，反应完成后待混合液冷却至室温后加入蒸馏水浸泡4d，每8h更换一次蒸馏水，然后进行冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-55℃，干燥时间为36h，得到水凝胶PPCH-4。
图4a为实施例4中水凝胶PPCH-4的SEM图，图4b为实施例4中菠萝皮渣纤维素PPC的SEM图。由图中可以看出，图4a菠萝皮渣纤维素原有的棒状结构在经过改性和水凝胶制备过程后，得到的图4b水凝胶PPCH-4为层状平面结构，其表面分布较多颗粒状物质，为乌贼墨和高岭土的混合物，表明乌贼墨和高岭土已经均匀分布在水凝胶中。
实施例5
利用实施例1～4制得的水凝胶研究其溶胀性和对亚甲基蓝的吸附能力。
准确称取25mg实施例1～4制得的水凝胶，分别放置于装有100mL蒸馏水的烧杯中，在室温下溶胀24h后，取出水凝胶，滤纸吸干水凝胶表明水分，称量水凝胶溶胀后的质量，计算得到溶胀率；
准确称取25mg实施例1～4制得的水凝胶，分别浸入40mL浓度为100mg/L的亚甲基蓝溶液中，室温下吸附72h后，取出水凝胶，测量溶液中亚甲基蓝溶液的浓度，计算得到水凝胶对亚甲基蓝的吸附能力；
测试得到的水凝胶的溶胀性和对亚甲基蓝的吸附能力如图5所示。由图5可知，水凝胶PPCH-1、PPCH-2、PPCH-3和PPCH-4在室温下蒸馏水中的溶胀能力分别为25.41、22.14、24.91和24.16g/g，溶胀性能较好，其中PPCH-1的溶胀能力稍高于其它3种。亚甲基蓝吸附实验结果表明，水凝胶PPCH-1、PPCH-2、PPCH-3和PPCH-4均对亚甲基蓝有较好的吸附能力，其中PPCH-1稍高于其它3种，吸附量为153.85mg/g，这与PPCH-1具有更好的溶胀性能有关，表明该类型水凝胶对废水中的阳离子型染料有良好的吸附性能，可应用于废水处理中的吸附剂。
上述实施例是仅用于说明本发明的实例，但本发明并不限于上诉实施方式。对于所属领域的普通技术人员所具备的知识范围内，对本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本发明创造的保护范围。

Claims (3)

1.一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）菠萝皮渣纤维素的制备：将新鲜菠萝皮渣清洗后打浆、干燥、粉碎、过筛，得到菠萝皮渣干粉，取菠萝皮渣干粉与蒸馏水混合，水浴加热后收集滤渣进行漂白处理，然后过滤、洗涤、干燥得到菠萝皮渣纤维素粗品，再经过碱液处理、过滤、洗涤、干燥、筛分，得到菠萝皮渣纤维素；
（2）乌贼墨的制备：将新鲜乌贼解剖后取出墨囊，分离挤出墨汁，在蒸馏水中浸泡，然后离心、干燥、研磨、过筛得到乌贼墨；
（3）所述水凝胶的制备：将菠萝皮渣纤维素与离子液体进行混合，边加热边搅拌，使菠萝皮渣纤维素溶解均匀，冷却后加入引发剂，继续搅拌，加入丙烯酸、交联剂进行接枝改性，然后加入高岭土和乌贼墨继续搅拌进行反应，冷却后蒸馏水浸泡洗涤，冷冻干燥得到所述水凝胶；
步骤（1）中，所述菠萝皮渣干粉与蒸馏水混合的比例为1:(20-25)g/mL；所述水浴加热的温度为70-80℃，水浴加热的时间为2-3h；
步骤（1）中，所述漂白处理是以质量分数为7.5-8.0%的亚氯酸钠溶液为漂白剂，料液比为1:(15-20)g/mL，以盐酸溶液调节pH为3.8-4.0，在70-80℃漂白处理2-4h；所述碱液处理是以质量分数为10-12%的氢氧化钠溶液为碱液，料液比为1:(15-20)g/mL，室温下搅拌10-12h；
步骤（2）中，所述新鲜乌贼为虎斑乌贼；所述浸泡的时间为16-20h，料液比为1:(20-30)g/mL，浸泡温度为4-8℃；
步骤（3）中，所述离子液体为氯化1-丁基-3-甲基咪唑，菠萝皮渣纤维素与离子液体的比例为1:(40-50)g/g；所述边加热边搅拌的加热温度为80-100℃，加热时间为3-5h；
步骤（3）中，所述引发剂为过硫酸铵，用量为菠萝皮渣纤维素和丙烯酸总质量的1.5-2.5%；所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，用量为菠萝皮渣纤维素和丙烯酸总质量的0.5-1.0%；所述丙烯酸的中和度为60-80%，用量与菠萝皮渣纤维素质量的比例为(4-6):1；
步骤（3）中，所述加入引发剂前的冷却温度为50-60℃；所述冷却后加入引发剂，继续搅拌的时间为10-20min；所述接枝改性的反应温度为60-80℃，反应时间为1-2h；
步骤（3）中，加入高岭土和乌贼墨后的反应温度为60-80℃，反应时间为1-3h；所述高岭土和乌贼墨的添加量与菠萝皮渣纤维素质量的比例分别为(1-4):10和(2-6):10；所述冷冻干燥为-(55-60)℃干燥36-40h。
2.一种由权利要求1所述的制备方法得到的菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶。
3.权利要求2所述菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶在废水处理或吸附材料领域中的应用。
CN201610453926.5A 2016-06-20 2016-06-20 一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶及其制备方法与应用 Active CN106009458B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610453926.5A CN106009458B (zh) 2016-06-20 2016-06-20 一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610453926.5A CN106009458B (zh) 2016-06-20 2016-06-20 一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106009458A CN106009458A (zh) 2016-10-12
CN106009458B true CN106009458B (zh) 2018-09-14

Family

ID=57087040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610453926.5A Active CN106009458B (zh) 2016-06-20 2016-06-20 一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106009458B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109457472B (zh) * 2018-10-22 2021-04-13 武汉轻工大学 一种纤维素纳米纤维水凝胶及其制备方法
CN110790873B (zh) * 2019-11-13 2022-07-15 赵沐辰 一种自漂浮光热转化水凝胶材料及其制备方法和应用
CN111548441B (zh) * 2020-06-17 2022-04-29 自然资源部第三海洋研究所 墨汁黑色素纳米粒子复合凝胶及其制备方法
CN111978566A (zh) * 2020-08-15 2020-11-24 重庆市蚕业科学技术研究院 一种桑枝纤维素基水凝胶的制备方法
CN112263510B (zh) * 2020-10-16 2023-08-18 宁波保税区华萌生物科技有限公司 一种面膜的制配方法
CN112920332B (zh) * 2021-03-18 2023-03-10 河南工程学院 一种多样废弃物交联制备绿色水凝胶的方法
CN114752078A (zh) * 2022-04-26 2022-07-15 西北农林科技大学 纤维素接枝聚丙烯酸与膨润土的水凝胶吸附剂及其制备方法和应用
CN114702697A (zh) * 2022-04-26 2022-07-05 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 基于低共熔溶剂的半纤维素基水凝胶及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992018171A1 (en) * 1991-04-12 1992-10-29 The Procter & Gamble Company Absorbent structures containing specific particle size distributions of superabsorbent hydrogel-forming materials
CN103524965A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 中国科学院兰州化学物理研究所 一种具有吸附催化双功能水凝胶的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992018171A1 (en) * 1991-04-12 1992-10-29 The Procter & Gamble Company Absorbent structures containing specific particle size distributions of superabsorbent hydrogel-forming materials
CN103524965A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 中国科学院兰州化学物理研究所 一种具有吸附催化双功能水凝胶的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Modified pineapple peel cellulose hydrogels embedded with sepia ink for effective removal of methylene blue";Huihua Huang等;《Carbohydrate Polymers》;20160412;第148卷;第1-10页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106009458A (zh) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106009458B (zh) 一种菠萝皮渣纤维素-g-丙烯酸/高岭土/乌贼墨水凝胶及其制备方法与应用
CN103272568B (zh) 利用花生壳制备双功能改性纤维素吸附剂的方法及其应用
CN101648707B (zh) 一种高孔容活性炭的制备方法
Shelke et al. Exploration of biomass waste as low cost adsorbents for removal of methylene blue dye: A review
CN104004521B (zh) 一种蔗髓纳米纤维素基复合保水剂的制备方法
CN110088187A (zh) 多糖气凝胶
Othman et al. Cucumis melo rind as biosorbent to remove Fe (II) and Mn (II) from synthetic groundwater solution
CN106861656A (zh) 离子液体交联壳聚糖改性的沸石吸附材料及其制备方法和应用
CN106117610A (zh) 玉米全秆再生纤维素‑纳米活性炭复合凝胶膜的制备方法
CN103447005B (zh) 污染水体重金属的吸附材料的制备方法及其处理方法
CN102726829B (zh) 一种利用微波辅助降低烟梗中果胶含量的方法
Mohammed et al. Calcium alginate thin films derived from Sargassum natans for the selective adsorption of Cd2+, Cu2+, and Pb2+ ions
CN107586542A (zh) 一种土壤保水剂
Abiaziem et al. Adsorption of lead ion from aqueous solution unto cellulose nanocrystal from cassava peel
CN107583609A (zh) 一种改性山竹壳生物炭及利用其降低水体中钒的方法
CN105642244A (zh) 一种交联-酶解复合超微改性淀粉吸附剂的制备方法与应用
CN106589411B (zh) 一种菠萝皮渣羧甲基纤维素/聚乙烯醇/介孔二氧化硅复合水凝胶及其制备方法与应用
CN105249481B (zh) 一种由桑叶提取后残渣制取高溶胀性膳食纤维的方法
CN109330996A (zh) 一种海藻酸钠/菠萝皮渣纳米纤维素共混药膜及其制备方法与应用
CN109847714A (zh) 一种甘蔗渣微球的制备方法
CN105642245B (zh) 一种磁性蛋清/丝瓜络吸附材料的制备方法
CN101723361B (zh) 长柄扁桃壳在制备活性炭中的应用
CN107694543A (zh) 一种利用毛竹纸浆纤维素改性制备重金属离子吸附剂的方法
CN108264044A (zh) 一种碱蓬基超微粉压块活性炭及其制备方法
CN105155351B (zh) 一种植物纤维和pha复合吸油纸及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant