CN109078624A - 一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法。该方法首先将亲水性聚合物加入二胺或多胺溶液中，混合均匀后滴加至多酚溶液，反应一定时间后进行分离，即可制得球形的聚酚胺复合吸附材料。该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得球形的聚酚胺复合吸附材料具有良好的吸附重金属离子的性能，可应用于多种废水处理中，具有广泛的应用前景。

Description

一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法

技术领域

本发明涉及吸附剂的制备领域，具体涉及一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，属于功能高分子材料技术领域。

背景技术

重金属污染，是当今世界面临的严峻的环境问题之一，也是急需解决的棘手问题之一。其离子大部分属致癌、致畸、致突变的剧毒物质，在环境中不能生物降解，一旦造成污染就很难通过自净消除；而且水体中含有重金属离子可沿食物链被生物吸附和富集，在人体内累积, 导致各种疾病和机能紊乱。从“水俣病”到“骨痛病”，从“血铅超标”到“镉米”，一次次证明重金属污染的严重危害。现在，处理重金属离子的常用方法主要有化学沉淀、物理吸附和生物富集等。其中，吸附法相对其他方法具有操作简单、去除速率快、高效、经济、简便等诸多优点，被认为是最有发展前景的处理重金属离子污染的方法之一。

聚乙二醇含有大量醚键，单宁酸含有大量酚羟基，由于氢键作用，形成聚电解质复合物。聚电解质复合物形成后，聚乙二醇亲水性降低，使得复合物体系基于单宁酸的立体结构，倾向于形成聚乙二醇在内单宁酸在外的球形结构。加入己二胺，由于氢键作用，其附着于单宁酸表面，并与之发生迈克尔加成或席夫碱反应，最终形成PEG为核，PTHA为壳的微胶囊。

微流控（Microfluidics）指的是使用微管道（尺寸为数十到数百微米）处理或操纵微小流体（体积为纳升到阿升）的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片，也被称为芯片实验室（Lab on a Chip）和微全分析系统（micro-Total Analytical System）。微流控的早期概念可以追溯到19世纪70年代采用光刻技术在硅片上制作的气相色谱仪，而后又发展为微流控毛细管电泳仪和微反应器等。微流控的重要特征之一是微尺度环境下具有独特的流体性质，如层流和液滴等。借助这些独特的流体现象，微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。

单宁酸又名丹宁酸、单宁，在药典上又称靴酸、靴质，是一类复杂的高分子多元酚类化合物，能与蛋白质、生物碱结合能与多种金属离子发生络合或静电作用等。基于此，中国专利（CN 1657157）通过将单宁酸固定到超大孔球形纤维素上，用以去除蛋白质等以纯化饮品；中国专利（CN 103864989 A）以单宁酸为基材，甲基丙烯磺酸钠与丙烯醛的共聚物为交联剂，通过共聚物中的醛基与单宁酸分子结构上的酚环发生的酚醛缩合反应而交联制备单宁基吸附树脂；中国专利（CN 105692758 A）以单宁酸做有机配位体，三价铁做交联剂，应用配位络合方法在纳米磁铁复合材料，用以去除水中Hg²⁺和Pb²⁺；中国专利（CN 101992064A）通过环氧氯丙烷将单宁酸固定于壳聚糖微粒，用以吸附重金属离子；中国专利（CN105107485 A）以环氧氯丙烷为交联剂，将以单宁为原料制备的单宁基酚醛树脂与羟甲基纤维素交联制备羟甲基纤维素固载单宁吸附树脂。但就目前的研究现状来看，还存在制备过程繁琐、制备条件苛刻、制造成本高昂等缺点。

发明内容

为克服现有技术存在的不足和问题，本发明的目的在于提供一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得的聚酚胺复合吸附材料，具有良好的吸附重金属离子、有机污染物的性能，具有良好的应用前景。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案：

一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，其特征在于以下步骤：

将亲水性聚合物加入二胺或多胺溶液中，混合均匀后滴加至多酚溶液，反应一定时间后进行分离，即可制得球形的聚酚胺复合吸附材料。

该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得的球形的聚酚胺复合吸附材料具有良好的吸附重金属离子，可应用于多种废水处理中，应用前景良好。

进一步的所述的二胺或多胺为己二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种；

进一步的所述的亲水性聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；

进一步的所述的多酚为单宁酸、茶多酚中的至少一种；

进一步的所述的二胺或多胺和多酚的质量比例为1 : 2 ~ 8；

进一步的所述的二胺或多胺和亲水性聚合物的质量比例为1 : 0.2 ~ 4；

进一步的所述的亲水性聚合物的质量浓度为1 ~ 21%；

进一步的所述的一定时间为22 ~ 36小时。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过本发明所述的一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法而制备聚酚胺复合吸附材料的成本低廉，可以应用于多种废水的处理中，便于推广使用，具有广泛的应用范围；而且制备方法操作方便、工艺可控、条件温和，制得的球状聚酚胺复合材料具有良好的吸附性能。

具体实施方式

实施例1：

将0.128g的聚乙二醇、0.3g己二胺、40mL超纯水中加入到烧杯中并置于磁力加热搅拌器上使其完全溶解并混合均匀，制备聚乙二醇-己二胺混合黏溶液。然后将0.65g的单宁酸、100mL超纯水加入到三口瓶中并置于25℃的集热式恒温磁力搅拌器上搅拌溶解.最后将制备好的聚乙二醇-己二胺粘溶液的温度控制在30℃下用蠕动泵均匀滴加到单宁酸溶液中并在磁力搅拌下反应24h以上。然后用去离子水冲洗沉淀2~4次，冷冻干燥。在对铬离子吸附实验中，在开始的180min内吸附量随时间迅速增加，其后趋缓，12h后基本不变。此时吸附量可达到320mg/g左右。

实施例2：

将0.128g的聚乙烯醇、0.45g己二胺、40mL超纯水中加入到烧杯中并置于磁力加热搅拌器上使其完全溶解并混合均匀，制备聚乙二醇-己二胺混合黏溶液。然后将0.96g的单宁酸、100mL超纯水加入到三口瓶中并置于30℃的集热式恒温磁力搅拌器上搅拌溶解.最后将制备好的聚乙二醇-己二胺粘溶液用蠕动泵滴加到单宁酸溶液中并在磁力搅拌下反应24h以上。然后用去离子水冲洗沉淀2~4次，冷冻干燥。在对铬离子吸附实验中在开始的180min内吸附量随时间迅速增加，其后趋缓，12h后基本不变。此时吸附量可达到350mg/g左右。

实施例3：

将0.256g的聚乙二醇、0.4g己二胺、40mL超纯水中加入到烧杯中并置于磁力加热搅拌器上使其完全溶解并混合均匀，制备聚乙二醇-己二胺混合黏溶液。然后将0.9g的单宁酸、120mL超纯水加入到三口瓶中并置于30℃的集热式恒温磁力搅拌器上搅拌溶解.最后将制备好的聚乙二醇-己二胺粘溶液用蠕动泵滴加到单宁酸溶液中并在磁力搅拌下反应24h以上。然后用去离子水冲洗沉淀2~4次，冷冻干燥。在对铬离子吸附实验中，在开始的180min内吸附量随时间迅速增加，其后趋缓，12h后基本不变。此时吸附量可达到400mg/g左右。

Claims (8)

1.一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，其特征在于以下步骤：

将亲水性聚合物加入二胺或多胺溶液中，混合均匀后滴加至多酚溶液，反应一定时间后进行分离，即可制得球形的聚酚胺吸附材料。

该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得的球形的聚酚胺吸附材料具有良好的吸附重金属离子，可应用于多种废水处理中，应用前景良好。

2.如权利要求1所述的一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，其特征在于所述的二胺或多胺为己二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，其特征在于所述的亲水性聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，其特征在于所述的多酚为单宁酸、茶多酚中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，其特征在于所述的二胺或多胺和多酚的质量比例为1 : 2 ~ 8 。

6.如权利要求1所述的一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，其特征在于所述的二胺或多胺和亲水性聚合物的质量比例为1 : 0.2 ~ 4。

7.如权利要求3所述的一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，其特征在于所述的亲水性聚合物的质量浓度为1 ~ 21%。

8.如权利要求3所述的一种快速去除重金属离子的吸附微球及制备方法，其特征在于所述的一定时间为22 ~ 36小时。