一种醋酸丁酸纤维素除金属离子的方法与流程

本发明属于有机化工合成领域，具体涉及一种醋酸丁酸纤维素除金属离子的方法。

背景技术：

1、醋酸丁酸纤维素(cab)是一种重要的纤维素混酸树脂，自工业化以来，广泛地被应用于涂料、油墨等领域。其工业化生产方法主要包括活化、酯化、水解、中和、过滤、沉析、洗涤、干燥等步骤，由于在整个反应过程中，醋酸或丁酸作为溶剂，不可避免地对设备会造成一定的腐蚀，腐蚀产物fe、ni、co等离子就会进入到反应体系中。由于金属离子的量比较少，在过滤过程中无法除去，那么铁离子就会被引入到最终产品cab中。cab在应用时，主要是溶于各种溶剂中，而金属离子的引入，会造成溶液发黄，或者与配方中其他物质反应生成副产物，影响cab的终端应用。一般来说，下游客户要求cab的金属离子fe、ni、co含量均小于2ppm。

2、常见的除金属离子方法为草酸除金属离子法，铁等离子被反应生成草酸铁等络合物，在醋酸丁酸纤维素反应液中的溶解度很低，可通过过滤除去络合物，但实验发现，草酸反应生成的草酸铁等沉淀颗粒较小，沉淀性能较差，过滤效果差，脱除效率整体不高。

3、因此，如何脱除醋酸丁酸纤维素中的金属离子，以解决现有技术中的不足之处，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种醋酸丁酸纤维素除金属离子的方法，本发明采用的技术方案如下：

2、一种醋酸丁酸纤维素除金属离子的方法，包括以下步骤：

3、(1)捕集剂的制备：将钛源与水在表面修饰剂中混合均匀，在80-150℃下反应2-10小时，得到乳白色悬浊液，经离心、冷冻干燥，得到表面修饰的纳米片层二氧化钛颗粒。

4、(2)金属离子捕集：将纳米片层二氧化钛颗粒加入至醋酸丁酸纤维素反应液中，搅拌均匀后，紫外线照射反应液体系，经离心除去固体，得到除金属离子的醋酸丁酸纤维素反应液，再经沉析、过滤、洗涤等处理后，即可得到醋酸丁酸纤维素产品。

5、本发明中，步骤(1)所述的钛源选自ticl4、ti(so4)2、ti(oc4h9)4、ti(oc2h5)4、ti(iso-oc3h7)4中的一种或多种，优选ticl4；

6、本发明中，步骤(1)所述的表面修饰剂选自乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇中的一种或多种，优选乙二醇；

7、本发明中，步骤(1)所述钛源与水的质量比为1：1-10，优选1：5-7；

8、本发明中，步骤(1)所述水与表面修饰剂的质量比为1：20-50，优选1：30-40；

9、本发明中，步骤(1)所述离心在一些示例中采用离心机进行离心，离心的转速为5000-10000rpm，离心时间10-30min；所述冷冻干燥温度为-50～-20℃，时间为3～6小时；

10、本发明中，步骤(2)所述纳米二氧化钛的加入量为醋酸丁酸纤维素反应液的0.1wt％-1wt％，加入时反应液的温度为40～60℃；搅拌时间为0.2～1h；

11、本发明中，步骤(2)所述紫外光源，电流为5～10a，紫外强度1～2mw/cm2，光照时间为30min-120min；

12、本发明中，步骤(2)所述沉析、洗涤、干燥在一些示例中，具体为将醋酸丁酸纤维素反应液用水进行沉析，其中醋酸丁酸纤维素反应液与水的质量比为1:10～50，沉析过程中搅拌，搅拌速度为100-1000rpm，沉析完成后得到白色固体产品，经固液分离后，固体产品用水洗涤至酸值＜300ppm，酸值合格的固体产品经干燥得到醋酸丁酸纤维素产品。

13、本发明中，步骤(2)所述金属离子为fe3+、co2+、ni2+等，反应液中的金属离子含量为10-100ppm，经脱除后，醋酸丁酸纤维素产品中的各金属离子含量均＜2ppm。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益的效果：

15、(1)本发明提供了一种金属离子捕集剂的制备方法，在该捕集剂中纳米二氧化钛为载体，片层状的结构提供较大的比表面积，经二醇修饰后的二氧化钛表面均匀分布羟基，增加其极性，即可增加与金属离子的结合能力，由于二氧化钛的光催化性，被捕集的金属离子可被还原为金属原子，不易脱附，从而降低醋酸丁酸纤维素中的金属离子含量；

16、(2)本发明提供的捕集剂采用的原料来源广泛，简单易得，制备简单，且需求量少，存储长时间不变质；

17、(3)本发明的方法不改变现有的工艺流程，不增加新的设备，固体分离简单。

1.一种醋酸丁酸纤维素除金属离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述的钛源选自ticl4、ti(so4)2、ti(oc4h9)4、ti(oc2h5)4、ti(iso-oc3h7)4中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述的表面修饰剂选自乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述钛源与水的质量比为1：1-10，优选1：5-7。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述水与表面修饰剂的质量比为1：20-50，优选1：30-40。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述离心的转速为5000-10000rpm，离心时间为10-30min；和/或，冷冻干燥温度为-50～-20℃，时间为3～6小时。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述纳米片层二氧化钛颗粒的加入量为醋酸丁酸纤维素反应液的0.1wt％-1wt％，反应液温度为40～60℃。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述紫外线照射，电流为5～10a，紫外强度1～2mw/cm2，光照时间为30min-120min。

9.根据权利要求1-8任一项所述方法，其特征在于，步骤(2)得到除金属离子的醋酸丁酸纤维素反应液后，经沉析、过滤、洗涤处理得到醋酸丁酸纤维素产品。

10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，醋酸丁酸纤维素产品中各金属离子含量均＜2ppm。