CN103923315A

CN103923315A - 一种改性聚苯胺多配位点螯合树脂的制备技术及其对重金属Cu2+的吸附性能

Info

Publication number: CN103923315A
Application number: CN201410118475.0A
Authority: CN
Inventors: 崔玉; 党庆毅; 孙国新
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-07-16

Abstract

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种用于重金属离子吸附的高分子材料改性吸附树脂的制备方法及其吸附性能。本发明的制备过程包括：聚苯胺的合成、二甘酰氯的合成、在聚苯胺上接枝二甘酰氯。聚苯胺一般应用于导电材料,传感器等,从未应用在环境保护领域。本专利发明了一种改性聚苯胺多配位点螯合树脂的制备技术,原材料来源广泛，操作步骤简单，反应条件温和，对金属离子Cu²⁺的去除效果在90%以上。

Description

一种改性聚苯胺多配位点螯合树脂的制备技术及其对重金属Cu2+的吸附性能

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种用于重金属离子吸附的高分子材料改性吸附树脂的制备方法及其吸附性能。

背景技术

许多重金属是进行工业生产、科学研究甚至国防建设不可缺少的材料,在人类的生产生活中起着重要作用。但是它们中大多数又对人类和生态环境具有重大危害。随着城市化进程的不断加快和工业化水平的迅速发展,大量有害金属及其化合物随工业和生活废弃物被排放入大气和水体中, 直接威胁着生态环境及人类健康。

目前重金属废水处理最常用的方法有化学沉淀法,电化学法,离子交换法,气浮法等。化学沉淀法虽然能处理重金属废水，但其高额的成本以及二次污染使其很难大面积应用；电化学法能耗太高；离子交换法使用面积太窄；气浮法效率过低。各种各样的问题局限了现有技术的推广及应用。

本发明原材料为苯胺、二甘醇等，均普通化学产品，价格低廉；反应步骤少，操作步骤简单，产率高；反应条件温和，节约能源；对重金属离子铜有很好的去除效果；性质稳定，洗脱简单，可以反复利用。

发明内容

一种改性聚苯胺多配位点螯合树脂的制备技术及其对重金属Cu²⁺的吸附性能

具体步骤如下：

微乳液A：先称取24.00 g 环己烷和0.50 g 的十二烷基硫酸钠(SDS)放入100 mL 烧杯中；再称取3.00 g 苯胺和3.90 g 浓盐酸在小烧杯中混合后倒入含有SDS 的环己烷中，用超声波震荡混合3 min。微乳液B：先称取24.00 g 环己烷和0.50 g 的SDS 放入100 mL 的烧杯中；再称取0.64 g 过硫酸钾(KPS)和6.00 g 质量分数为30% 的H₂O₂，在小烧杯中混合后倒入含有SDS 的环己烷中，在室温下搅拌1 h 后，用超声波在震荡混合2 min。将微乳液B 倒入微乳液A 中，室温下搅拌，乳液的颜色变化依次为白色、浅绿色、墨绿色、黑色；再将反应混合液倒入250 mL 三口烧瓶中，加入搅拌子，将此反应混合溶液恒温搅拌器，室温下反应20 h 后，得到有细小颗粒的黑色液体。将此反应液倒入烧杯中，减压抽滤，用无水乙醇洗涤2 次，再用蒸馏水洗涤至抽滤液澄清为止，将得到的固体放在60℃的干燥箱中烘干，即得聚苯胺2.60g。

在三口烧瓶中加入二甘醇100ml与高锰酸钾10.00g， 70℃下反应6h，过滤，将剩余物质提纯结晶，抽滤后将结晶物用乙醚洗涤并烘干，得到白色晶体，真空干燥后得纯品36.68g。

向装有磁搅拌的150 mL的三口瓶中加入5.00g聚苯胺、40 mL吡啶，冰水浴中冷却。将30ml二甘酰氯和60 mL苯加入到恒压漏斗中。搅拌下将混合溶液缓慢滴加到烧瓶中，反应温度控制在10 ℃以下，滴加完毕后常温下反应过夜。将反应后的混合物抽滤，用蒸馏水乙醇洗涤，滤饼干燥。

具体实施方式

实施例1: 微乳液A：先称取24.00 g 环己烷和0.50 g 的十二烷基硫酸钠(SDS)放入100 mL 烧杯中；再称取3.00 g 苯胺和3.90 g 浓盐酸在小烧杯中混合后倒入含有SDS 的环己烷中，用超声波震荡混合3 min。

微乳液B：先称取24.00 g 环己烷和0.50 g 的SDS 放入100 mL 的烧杯中；再称取0.64 g 过硫酸钾(KPS)和6.00 g 质量分数为30% 的H₂O₂，在小烧杯中混合后倒入含有SDS 的环己烷中，在室温下搅拌1 h 后，用超声波在震荡混合2 min。

将微乳液B 倒入微乳液A 中，室温下搅拌，乳液的颜色变化依次为白色、浅绿色、墨绿色、黑色；再将反应混合液倒入250 mL 三口烧瓶中，加入搅拌子，将此反应混合溶液恒温搅拌器，室温下反应20 h 后，得到有细小颗粒的黑色液体。将此反应液倒入烧杯中，减压抽滤，用无水乙醇洗涤2 次，再用蒸馏水洗涤至抽滤液澄清为止，将得到的固体放在60℃的干燥箱中烘干，即得聚苯胺2.60g。

实施例2：制备方法如实例1，取0.03g改性聚苯胺树脂，加入10ml 2×10^-4mol/L Cu²⁺溶液中，25℃恒温振荡1h，取吸附后的清液，用原子吸收分光光度计法测定，计算其去除率为80%。

实施例3:制备方法如实例1，取0.03g改性聚苯胺树脂，加入10ml 2×10^-4mol/L Cu²⁺溶液中，30℃恒温振荡1h，取吸附后的清液，用原子吸收分光光度计法测定，计算其去除率为85%。

实施例4:制备方法如实例1，取0.06g改性聚苯胺树脂，加入10ml 2×10^-4mol/L Cu²⁺溶液中，30℃恒温振荡1h，取吸附后的清液，用原子吸收分光光度计法测定，计算其去除率为88%。

实施例5：制备方法如实例1，取0.06g改性聚苯胺树脂，加入10ml 2×10^-5mol/L Cu²⁺溶液中，30℃恒温振荡1h，取吸附后的清液，用原子吸收分光光度计法测定，计算其去除率为92%。

Claims

1.改性聚苯胺的合成，其步骤如下：

（1）微乳液A：先取一定量的环己烷和十二烷基硫酸钠混合溶解至澄清，再取一定量的苯胺和浓盐酸混合溶解至澄清，将两者超声分散至澄清；微乳液B：先取一定量的环己烷和十二烷基硫酸钠混合溶解至澄清，再取一定量的过硫酸钾和双氧水混合溶解至澄清，将两者超声分散至澄清；将微乳液B倒入微乳液A中搅拌反应一定时间后抽滤干燥得聚苯胺；（2）二甘醇与高锰酸钾反应，在一定温度、一定的配比下反应一段时间后，过滤提纯后干燥得白色固体二甘酸；（3）二甘酸与氯化亚砜反应生成二甘酰氯；（4）用苯稀释二甘酰氯放入恒压漏斗中滴加入苯稀释的聚苯胺中，低温反应，反应加入吡啶，过滤、洗涤、干燥，得灰色固体。

2.根据权利要求1 所述的改性聚苯胺的合成，其特征在于：步骤(2)中高锰酸钾与二甘醇的摩尔比为1:1-1:8，其中以1:5为宜，氧化效果最好。

3.根据权利要求1 所述的改性聚苯胺的合成，其特征在于：步骤(2)中反应温度为50-80℃，低于50℃，反应不能进行，高于80℃，反应过快，最佳反应温度为70℃。

4.根据权利要求1 所述的改性聚苯胺的合成，其特征在于：步骤(2)中反应时间为2-8h，时间过短二甘醇杂质较多，过长易发生副反应，最佳反应时间为6h。

5.根据权利要求1 所述的改性聚苯胺的合成，其特征在于：步骤(4)中反应温度在-40到10℃,最佳温度为-10℃。

6.根据权利要求1 所述的改性聚苯胺的合成，其特征在于：步骤(4)中三乙胺、乙二胺、吡啶等作为缚酸剂，加入量与酰氯的体积比为1:1-3:1，以2:1为宜。

7.根据权利要求1 所述的改性聚苯胺的合成，其特征在于：步骤(4)中酰氯与聚苯胺的质量比为6:1-12:1,最佳反应比为10:1。

8.根据权利要求1 所述的改性聚苯胺的合成，其特征在于：步骤(4)中反应时间为4-12h,最佳反应时间为8h。