CN104801287A - 一种亚乙基胺类能捕捉重金属离子酚胺共聚物的制备方法 - Google Patents
一种亚乙基胺类能捕捉重金属离子酚胺共聚物的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于新型高分子功能材料合成技术领域，特别涉及一种亚乙基胺类能捕捉重金属离子酚胺共聚物的制备方法，其特殊之处在于：在溶剂中，按照一定物质的量比例、一定顺序加入多酚、亚乙基胺类化合物、疏水多胺组成共聚反应体系，在磁力搅拌下反应一定时间，离心，干燥，即可得到酚胺共聚物功能材料。本发明材料合成方法简便，性能优越，便于实际应用。
Description
技术领域
本发明属于新型高分子功能材料合成技术领域，特别涉及一种亚乙基胺类能捕捉重金属离子酚胺共聚物的制备方法。
背景技术
随着经济的发展，国民生活水平的进步，工业与生活用水量急剧增加，对水的质量要求也在提高。目前，水资源的供给严重不足，分布极不均衡，已经成为制约经济发展与人民生活的重要因素之一。水资源短缺和难以重复利用的突出原因之一就是水污染，特别是，水中的重金属污染。重金属离子是具有潜在危害的重要污染物，它不仅不能被微生物分解，相反，生物体还可以富集重金属，并且能将某些重金属转化为毒性更强的金属－有机化合物，严重破坏了环境的自我调节机制，威胁人类的健康生活。
如何处理污水中的重金属离子，成为一个治理水污染问题的棘手课题。通常的污水处理方法投资巨大，过程繁琐，不够节能环保。而吸附作为一种相对环保、绿色、节能的处理污水中重金属离子的方法，使用效果明显，成为水中重金属处理研究的热点之一。其中，作为一种优良的新型吸附材料，高分子吸附剂在去除水中重金属离子方面有着突出的表现。它是一类能与金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料，在其功能基中存在着大量的未成键的孤对电子，具有可再生性能好和选择性能好等优点。尤其是合成高分子吸附材料，具有反应易控、操作简单、能耗低、绿色环保等诸多优点。
为制备具有较强吸附能力的高分子材料，二乙烯三胺等亚乙基胺类化合物是常规用于合成的组分，其产物具有良好的吸附性能。因此，选用多乙烯多胺作为共聚反应的主体，会大大提高共聚反应产物的吸附能力。既能满足环保的主题要求，又能制备吸附能力强的材料，方法简单实用，操作实效性高，经济价值潜力巨大。
发明内容
本发明的目的是提供一种简便快速的利用含有多酚羟基和多胺基的物质合成难溶、吸附性好的高分子共聚物材料，实现提高产物产率、产物疏水性和验证其对金属的捕捉能力的要求。
本发明所述方法的步骤如下：一定温度下，在溶剂中，按照一定物质的量比例加入多酚和亚乙基胺类化合物及另一种疏水多胺组成共聚反应体系，在磁力搅拌下反应一定时间，离心，干燥，即可得到酚胺共聚物材料。
进一步的，所述步骤中一定温度是10~80℃。
进一步的，所述步骤中溶剂是水、甲醇、丙酮、氯仿中的一种或其混和溶液。
进一步的，所述步骤中一定物质的量比例为多酚：多胺＝10:8~12，其中亚乙基胺类化合物占总胺量的百分数为50～99%。
进一步的，所述步骤中多酚为邻苯二酚、对苯二酚中的至少一种或其混合物。
进一步的，所述步骤中亚乙基胺类化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺中的至少一种或其混合物。
进一步的，所述步骤中另一种含疏水基团多胺对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、三聚氰胺、1,4-苯二甲胺、1,3-苯二甲胺、(S,S)-环己二胺、NH3-(CH2)n-NH3脂肪二胺(n≥６)的至少一种或其混合物。
进一步的，所述步骤中反应一定时间为12~100h。
附图说明
图1是实施例1的产物PCEA吸附剂0.1g在25℃时吸附100ml体积去离子水配成的浓度为100mg/L Cd(Ⅱ)的吸附量(Qe)与时间(t)的吸附速率曲线；
图2是实施例2的产物PCEA吸附剂0.1g在25℃时吸附100ml体积未处理水配成的浓度为100mg/L Cr(Ⅵ)溶液的吸附量(Qe)与时间(t)的吸附速率曲线；
图3是实施例1的产物PCEA吸附剂的傅立叶红外光谱表征图；
图4是实施例1的产物PCEA吸附剂的TG的质量失重百分率图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1：
将邻苯二酚0.22g与二乙烯三胺0.1854g放入100ml烧杯中，加入50ml水，用磁力搅拌器在空气中搅拌反应。24h之后加入对苯二胺0.0216g，接着再反应24h。停止反应，离心，洗涤，干燥，酚胺聚合物材料。
将上述实施例所得产物PCEA吸附剂对重金属Cd(Ⅱ)进行吸附试验，所得数据作图进行分析。图1表明PCEA对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附量Qe在时间0-36h内的变化。可知吸附剂对Cd(Ⅱ)的吸附速率前期较快，后期吸附越来越慢，大约在12h时吸附量基本不变，达到吸附平衡。这说明此时的吸附剂对Cd(Ⅱ)的吸附已经达到饱和，分子链上已经充分被包覆上Cd(Ⅱ)。因此可以得到实例1的产物PCEA的最大吸附量为25.6mg/g。
实施例2:
将对苯二酚0.22g与三乙烯四胺0.2044g放入100ml烧杯中，加入50ml水，用磁力搅拌器在空气中搅拌反应。24h之后加入间苯二胺0.0216g，接着反应24h。停止反应，离心，洗涤，干燥，得到酚胺聚合物材料。
将上述实施例所得产物PCEA吸附剂对重金属Cr(Ⅵ)进行吸附试验，所得数据作图进行分析。图2表明PCEA对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附量Qe在时间0-72h内的变化。可知吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附速率前期较快，后期吸附越来越慢，大约在24h时吸附量基本不变，达到吸附平衡。这说明此时的吸剂对Cr(Ⅵ)的吸附已经达到饱和，分子链上已经充分被包覆上Cr(Ⅵ)。因此可以得到实例2的产物PCEA的最大吸附量为59mg/g。
实施例3:
将邻苯二酚0.22g与乙二胺0.1142g、三聚氰胺0.0126g，分别加入100ml圆底烧瓶中，加入50 ml无水甲醇，用磁力搅拌器在接触空气并通入冷凝水的冷凝管下搅拌反应60h。停止反应，离心，洗涤，干燥，得到酚胺聚合物材料。
实施例4:
将邻苯二酚0.22g与四乙烯五胺0.3029、己二胺0.0465g，分别加入100ml圆底烧瓶中，加入50ml氯肪，在65℃下搅拌反应70h。停止反应，离心，洗涤，干燥，得到酚胺聚合物材料。
实施例5:
将上述实施例所得产物进行测试，所得结果如下：
附图3表明PCEA在红外光谱上的化学键的红外吸收峰值。在波长3370cm-1左右形成一个比较宽的峰，表明是N-H和O-H键形成的吸收峰。在波长1600cm-1处形成的尖峰代表苯环上化学键的吸收峰，而在波长1350cm-1处代表C-H键的吸收峰。根据红处图谱的表征结果得，所得产物符合预期目标产物。
附图4表明聚合物PCEA在空气中具有两个明显的失重区域，分别是在45-100℃和250-650℃之间。首先，在45-100℃这个区间上显示的是聚合物中物理水损失导致的失重现象，失重率大约在8.3%。此后当水分蒸发完毕，聚合物受热开始分解。当加热温度达到250℃时，聚合物失重明显。当达到650℃时，聚合物失重完全。说明在250-650℃这个比较宽的温度区域内，聚合物失重速率均匀，在空气中完全分解。
Claims (8)
1.一种亚乙基胺类能捕捉重金属离子酚胺共聚物的制备方法，其特征在于以下步骤：
一定温度下，在溶剂中，按照一定物质的量比例加入多酚和亚乙基胺类化合物及另一种疏水多胺组成共聚反应体系，在磁力搅拌下反应一定时间，离心，干燥，即可得到酚胺共聚物材料。
2.如权利要求1所述的一种制备酚胺共聚物材料的方法，其特征在于所述一定温度是10~80℃。
3.如权利要求1所述的一种制备酚胺共聚物材料的方法，其特征在于所述溶剂是水、甲醇、丙酮、氯仿中的一种或其混和溶液。
4.如权利要求1所述的一种制备酚胺共聚物材料的方法，其特征在于所述按照一定物质的量比例为多酚：多胺＝10:8~12，其中亚乙基胺类化合物占总胺量的百分数为50～99%。
5.如权利要求1所述的一种制备酚胺共聚物材料的方法，其特征在于所述多酚为邻苯二酚、对苯二酚中的至少一种或其混合物。
6.如权利要求1所述的一种制备酚胺共聚物材料的方法，其特征在于所述亚乙基胺类化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺中的至少一种或其混合物。
7.如权利要求1所述的一种制备酚胺共聚物材料的方法，其特征在于所述疏水多胺为对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、三聚氰胺、1,4-苯二甲胺、1,3-苯二甲胺、1,3,5-苯三甲胺，(S,S)-环己二胺、NH3-(CH2)n-NH3脂肪二胺(n≥６)的至少一种或其混合物。
8.如权利要求1所述的一种制备酚胺共聚物材料的方法，其特征在于所述反应一定时间为12~100h。
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