CN106076291B - 一种对pH敏感的染料吸附剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种对pH敏感的染料吸附剂及其制备方法，以丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨乙酯为单体，在引发剂和交联剂的作用下，采用溶液聚合法制得。所得吸附剂在pH为6~8时，对龙胆紫很好的吸附作用，在pH为2~5时，可以脱附龙胆紫。因此该吸附剂对pH具有敏感性，能够用于龙胆紫染料的智能吸附，吸附脱附后可再生重复利用。并且该制备方法原料易得，工艺简单，具有十分广阔的应用前景。

Description

一种对pH敏感的染料吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种对pH敏感的染料吸附剂及其制备方法。
背景技术
造纸、纺织塑料等行业所产生的有色废水含多种具有毒性的有机物，具有明显的“三致”效应，严重危害水生生物体及周围环境。目前，有机染料废水已成为水体污染重亟待解决的问题。多数染料如偶氮类化合物都具有极强的致癌性。因此，设计合成一种能够吸附并且释放染料的材料，对染料进行处理以减少染料污染具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对pH敏感的染料吸附剂及其制备方法，该吸附剂能够对环境的pH变化作出响应，在高pH下对染料具有有效吸附，在低pH下具有脱附作用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种对pH敏感的染料吸附剂，其特征在于：以丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨乙酯为单体，在引发剂和交联剂的作用下，采用溶液聚合发制得。
其制备过程具体包括以下步骤：
（1）将单体丙烯酰胺和交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺加到水中，搅拌溶解，静置10~15 min，得到均匀混合液体；
（2）将引发剂加入混合液中，搅拌溶解，得到预引发溶液；
（3）将单体甲基丙烯酸二甲氨乙酯加入到预引发溶液中，充分搅拌后转移至试管，在室温下反应12 h，得到对pH敏感的染料吸附剂共聚物；
（4）将聚合产物用水洗去未反应单体，然后50~60℃真空烘干，制得所述吸附剂。
所述丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨乙酯的摩尔比为1.8~2：1。
所述交联剂与总单体的质量比为0.038~0.05:1。
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的一种，且引发剂与总单体的质量比为0.01~0.02:1。
在高pH状态下，本发明所得的功能聚合物具有电中性，处于收缩状态，此时可以以染料为模板，制备出可以吸附某种染料的特定孔穴结构，而在低pH状态下，该功能聚合物带正电荷，孔穴扩张，染料可从孔穴中释放出来，基本达到完全脱附，且可循环使用。此外，该吸附剂还具有原料价格低廉，制备工艺简单的优点，拥有十分广阔的应用前景。
附图说明
图1. 实施例1所得催化剂对不同pH值的染料龙胆紫溶液的吸附作用。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，以下实例将对本发明做进一步说明，但并非用以限制本发明的范围。
实施例1
（1） 将0.469 g丙烯酰胺和0.04 g交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺加到4 mL水中，搅拌溶解，静置10 min，得到均匀混合液体；
（2 ）将0.01 g的过硫酸钾加入混合液中，搅拌溶解，得到预引发溶液；
（3） 将0.518 g甲基丙烯酸二甲氨乙酯加入到预引发溶液中，充分搅拌后转移至试管，在室温下反应12 h，得到对pH敏感的染料吸附剂共聚物；
（4） 将聚合产物用水洗去未反应单体，然后50℃真空烘干，制得所述吸附剂。
实施例2
（1） 将 0.421 g丙烯酰胺和0.042 g 交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺加到 4 mL水中，搅拌溶解，静置12 min，得到均匀混合液体；
（2） 将0.009 g偶氮二异丁氰加入混合溶液中，搅拌溶解，得到预引发溶液；
（3） 将0.518 g甲基丙烯酸二甲氨乙酯加入到预引发溶液中，充分搅拌后转移至试管，在室温下反应12 h，得到对pH敏感的染料吸附剂共聚物；
（4） 将聚合产物用水洗去未反应单体， 然后54℃真空烘干，制得所述吸附剂。
实施例3
（1）将0.469 g丙烯酰胺和0.051 g交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺加到4 mL水中，搅拌溶解，静置15 min，得到均匀混合液体；
（2）将0.015 g偶氮二异丁腈加入混合液中，搅拌溶解，得到预引发溶液；
（3）将0.560 g甲基丙烯酸二甲氨乙酯加入到预引发溶液中，充分搅拌后转移至试管，在室温下反应12 h，得到对pH敏感的染料吸附剂共聚物；
（4）将局和产物用水洗去未反应单体，然后60℃真空烘干，制得所述吸附剂。
吸附性试
（1）先用0.2 mol/L 磷酸氢二钠溶液和 0.1 mol/L柠檬酸溶液配制出pH为2~8的缓冲溶液，
（2）再用不同pH的缓冲溶液配制出浓度为23 mg/L的不同pH值的染料龙胆紫溶液，用氢氧化钠配置pH为9的染料龙胆紫溶液，
（3）称取20 mg实施例1制备的吸附剂，分别加入30 mL上述不同pH的龙胆紫吸附液，置于100 r/min恒温振荡器上，控制温度为25℃，吸附12 h后，采用紫外分光光度法测量剩余吸附液中染料龙胆紫的吸光度，测得去除率如图1所示。由图1可知，当pH值在2~8的范围内，随着pH值的增加，本发明所得吸附剂的去除率越大，即吸附效果越好；当pH值为8时，其吸附效果达到最大值；pH值继续增加时，其去除率略微减小。
脱附试验
将已吸附的吸附剂放入pH为2的去离子水，100 r/min恒温震荡12 h，去离子水吸光度增加52%。
由吸附和脱附实验可知，当pH较高时，本发明所得吸附剂具有吸附作用，当pH较低时，吸附剂可以脱附龙胆紫。因此，本发明所得吸附剂具有pH敏感性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种对pH敏感的染料吸附剂，其特征在于：以丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨乙酯为单体，在引发剂和交联剂的作用下，采用溶液聚合法制得；丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨乙酯的摩尔比为1.8~2: 1；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺；且交联剂与总单体的质量比为0.038~0.05: 1；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的一种，且引发剂与总单体的质量比为0.01~0.02:1。
2.一种如权利要求1所述的对pH敏感的染料吸附剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）将丙烯酰胺和交联剂按比例加到水中，搅拌溶解，静置10~15 min，得到均匀混合液体；
（2）将引发剂加入混合液中，搅拌溶解，得到预引发溶液；
（3）将甲基丙烯酸二甲氨乙酯加入到预引发溶液中，充分搅拌后在室温下反应12 h，得到对pH敏感的龙胆紫吸附剂共聚物；
（4）用水洗去未反应单体，然后50~60℃真空烘干，制得所述吸附剂。
3.一种如权利要求1所述的对pH敏感的染料吸附剂的应用，其特征在于：所述对pH敏感的染料吸附剂应用于龙胆紫吸附。
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