CN111995714B - 具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents

具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111995714B
CN111995714B CN202010219692.4A CN202010219692A CN111995714B CN 111995714 B CN111995714 B CN 111995714B CN 202010219692 A CN202010219692 A CN 202010219692A CN 111995714 B CN111995714 B CN 111995714B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer
generation
flexible hydrophilic
hydrophilic polymer
cyanuric chloride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010219692.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111995714A (zh
Inventor
李强
夏东升
孙磊
叶宇轩
黄阳波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Textile University
Original Assignee
Wuhan Textile University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Textile University filed Critical Wuhan Textile University
Priority to CN202010219692.4A priority Critical patent/CN111995714B/zh
Publication of CN111995714A publication Critical patent/CN111995714A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111995714B publication Critical patent/CN111995714B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/265—Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明涉及具有吸附‑脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法和应用，所述柔性亲水性聚合物制备方法包括以下步骤：(1)制备一代聚合物；(2)以三聚氰氯为核，一代聚合物为支化单元，制备三代聚合物；(3)取三代聚合物分散于水中；加入丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3‑(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸，反应，洗涤，并真空抽滤即得。本发明制备工艺简单，易于操作，在制备过程中不会引入杂质，同时制备的聚合物材料具有较高的可再生能力，可多次重复利用，在实际应用中显著地提高了工作效率，并减少了应用成本，对重金属离子和有机染料等污染物进行吸附和脱附，实现污染物的去除或回收。

Description

具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法 和应用
技术领域
本发明涉及柔性亲水性聚合物材料技术领域，具体涉及具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法和应用。
背景技术
随着经济的快速发展，近代工业也取得了长足的发展，而由此引发的环境问题也变的日益严重。尤其是重金属和有机染料的污染引起了人们的广泛关注，这是由于重金属离子不能够分解，在生物体内易累积，再通过食物链进入到人体中，会危害人类的健康。
重金属是一种对人体有害的物质，特别是镉、铬、汞等重金属毒性更大，可对人体造成直接伤害。来自电镀厂和线路板厂的重金属废水对环境特别是水资源的威胁日益严重，并且已经成为全球性的环境问题。因此治理重金属废水越来越为全世界所瞩目，各国为此投入大量人力物力进行广泛的研究，并取得一定的研究成果和发明专利。到目前为止，用于治理重金属废水的方法主要以化学沉淀法为主，化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。虽然化学法是目前应用最普遍的技术，由于受沉淀剂和环境条件的影响，沉淀法往往出水浓度达不到要求，需作进一步处理，产生的沉淀物必须很好地处理与处置，否则会造成二次污染。另外，用化学沉淀法处理重金属废水中所产生的废渣含有大量的重金属，这些重金属必须回收，否则会对环境造成严重污染。而从废渣中回收重金属技术复杂，且不可能在现场进行，必须运到政府规定的部门或企业单位进行回收处理，运输和加工成本都很高，且难于回收彻底。除化学沉淀法外，还有其它一些技术相继应用于重金属废水处理，这些包括：电解法、物理吸附法、离子交换法、膜分离法包括液体膜分离，电渗析和隔膜电解，虽然这些技术对处理金属铬废水各自都具有一定的优点，但仍存在成本过高或可靠性不够等缺点。在这些技术中聚合物吸附脱附法具有较大的潜力和应用前景。
除了重金属废水外，来自印染行业的印染废水也是对水源污染的一个重要来源。印染废水不光水量大，而且色度高、成分复杂，除了残留染料外还含有浆料、助剂、酸、碱、重金属及无机盐等；而染料本身结构中的胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素，具有较大的毒性。另外，印染废水污染有机物中含有芳族卤化物、芳族硝基化合物、联苯等生物难降解的有毒物质，排入水体危害极大。由于印染废水的成分复杂，处理难度大，多年来印染废水处理一直面临各种技术难题。目前印染废水处理最常用的是混凝脱色法，其过程是通过絮凝剂与废水中的残留染料发生络合或鳌合反应形成沉淀，从而除去染料。混凝法的缺点是，脱色和COD去除不彻底，产生大量的污泥，易造成二次污染，同时设施占地大，工艺耗时较长，其它各种技术也相继在印染业废水处理工程中尝试或应用，其中包括物理吸附脱色法、氧化脱色法、离子交换脱色、膜分离脱色和生化脱色等技术，这些技术或是因效果不理想或是因成本过高均未获广泛应用。
有鉴于此，本发明旨在开发一种快速、高效、无毒、成本低且应用范围广的具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的一个目的在于，提供一种具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其应用；本发明的另一个目的在于，提供所述具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法。
为了实现本发明，提供的技术方案为：
一种具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取3-5mmol三聚氰氯溶于50-100mL丙酮中得到三聚氰氯溶液，称取5-10mmol二元醇溶于40-80mL丙酮中得到二元醇溶液，于氮气保护及冰水浴的条件下将三聚氰氯溶液逐滴加入到二元醇溶液中，搅拌反应1.5-2.5h后升温至45-50℃，搅拌反应3-5h，然后升温到90-95℃，搅拌反应4-8h，反应中不断加入缚酸剂维持pH为5-6，得到一代聚合物粗品；将一代聚合物粗品经丙酮萃取洗涤2-5次，并真空抽滤，得到一代聚合物；
(2)以三聚氰氯为核，一代聚合物为支化单元，按照一代聚合物制备的步骤(1)，制得二代、三代聚合物粗品，再经丙酮萃取洗涤2-5次，并真空抽滤，得到三代聚合物；
(3)称取5-10mmol三代聚合物分散于40-80mL水中；加入丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸，升温至75-85℃保温反应1-2h，加入过硫酸铵继续在75-85℃保温反应2-3h，将反应产物经蒸馏水反复洗涤，并真空抽滤即得。
所述步骤(1)中二元醇选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇中的至少一种；优选为1,4-丁二醇。
所述步骤(1)中缚酸剂选自氢氧化钠、碳酸钠、吡啶中的至少一种；优选为碳酸钠。
优选地，所述步骤(3)中丙烯酸与三代聚合物的摩尔比为(1.5-2)∶1。
优选地，所述步骤(3)中甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与三代聚合物的摩尔比为(0.2-0.3)∶1。
优选地，所述步骤(3)中3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与三代聚合物的摩尔比为(0.1-0.2)∶1。
优选地，所述步骤(3)中对甲苯磺酸的加入量为三代聚合物质量的0.5-1％。
优选地，所述步骤(3)中过硫酸铵的加入量为丙烯酸质量的0.4-1％。
本发明还提供了一种具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物，采用上述方法制备而成。
本发明还提供了上述具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物在含重金属离子和/或有机染料废水处理中的应用。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在柔性亲水性聚合物制备过程中，一方面通过添加甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，改善聚合物对重金属离子的吸附性能，另一方面，还添加3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，使得聚合物的分子链柔顺、亲水性好，具有较好的三维网状结构，赋予聚合物表面更多的功能基团，并且增加表面湿润能力，提高对重金属离子和活性染料的吸附性能，本发明发现，由此能够改善聚合物的物化性质，增大聚合物的吸附和脱附能力，能够大幅度提高使用效果。
(2)本发明的发明人在实验中发现，在本方案中添加甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，并优选二者的用量后，对反应后得到的聚合物表面的功能基团的含量和分布不同，进而对聚合物的吸附和脱附性能有较大影响，并具有较好的网状结构和亲水性能，对阴阳离子的吸附和脱附能力提高。
(3)本发明制备工艺简单，易于操作，在制备过程中不会引入杂质，同时制备的聚合物材料具有较高的可再生能力，可多次重复利用，在实际应用中显著地提高了工作效率，并减少了应用成本，对重金属离子和有机染料等污染物进行吸附和脱附，实现污染物的去除或回收，因此，对于成分较为复杂工业或生活污水具有极强的兼容性及适应能力，还可通过酸洗分离等后续处理工艺用于海水中提取贵金属，有着较为广阔的应用及开发前景。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取4mmol三聚氰氯溶于80mL丙酮中得到三聚氰氯溶液，称取8mmol1,4-丁二醇溶于60mL丙酮中得到1,4-丁二醇溶液，于氮气保护及冰水浴的条件下将三聚氰氯溶液逐滴加入到1,4-丁二醇溶液中，300r/min搅拌反应2h后升温至50℃，300r/min搅拌反应4h，然后升温到95℃，300r/min搅拌反应6h，反应中不断加入碳酸钠维持pH为6，得到一代聚合物粗品；将一代聚合物粗品经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到一代聚合物；
(2)以三聚氰氯为核，一代聚合物为支化单元，按照一代聚合物制备的步骤(1)，制得二代、三代聚合物粗品，再经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到三代聚合物；
按照一代聚合物制备的步骤(1)，制得二代、三代聚合物粗品的步骤具体为(下同)：称取4mmol三聚氰氯溶于80mL丙酮中得到三聚氰氯溶液，称取8mmol一代聚合物分散于60mL丙酮中得到一代聚合物溶液，于氮气保护及冰水浴的条件下将三聚氰氯溶液逐滴加入到一代聚合物溶液中，300r/min搅拌反应2h后升温至50℃，300r/min搅拌反应4h，然后升温到95℃，300r/min搅拌反应6h，反应中不断加入碳酸钠维持pH为6，得到二代聚合物粗品；将二代聚合物粗品经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到二代聚合物；称取4mmol三聚氰氯溶于80mL丙酮中得到三聚氰氯溶液，称取8mmol二代聚合物分散于60mL丙酮中得到二代聚合物溶液，于氮气保护及冰水浴的条件下将三聚氰氯溶液逐滴加入到二代聚合物溶液中，300r/min搅拌反应2h后升温至50℃，300r/min搅拌反应4h，然后升温到95℃，300r/min搅拌反应6h，反应中不断加入碳酸钠维持pH为6，得到三代聚合物粗品；将三代聚合物粗品经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到三代聚合物；
(3)称取8mmol三代聚合物分散于60mL水中；加入丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸，升温至80℃保温反应1.5h，加入过硫酸铵继续在80℃保温反应2.5h，将反应产物经蒸馏水反复洗涤，并真空抽滤，即得具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物。
所述步骤(3)中丙烯酸与三代聚合物的摩尔比为1.8∶1；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与三代聚合物的摩尔比为0.25∶1；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与三代聚合物的摩尔比为0.15∶1；对甲苯磺酸的加入量为三代聚合物质量的0.8％；过硫酸铵的加入量为丙烯酸质量的0.6％。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于，将所述步骤(3)中不加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取4mmol三聚氰氯溶于80mL丙酮中得到三聚氰氯溶液，称取8mmol1,4-丁二醇溶于60mL丙酮中得到1,4-丁二醇溶液，于氮气保护及冰水浴的条件下将三聚氰氯溶液逐滴加入到1,4-丁二醇溶液中，300r/min搅拌反应2h后升温至50℃，300r/min搅拌反应4h，然后升温到95℃，300r/min搅拌反应6h，反应中不断加入碳酸钠维持pH为6，得到一代聚合物粗品；将一代聚合物粗品经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到一代聚合物；
(2)以三聚氰氯为核，一代聚合物为支化单元，按照一代聚合物制备的步骤(1)，制得二代、三代聚合物粗品，再经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到三代聚合物；
(3)称取8mmol三代聚合物分散于60mL水中；加入丙烯酸、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸，升温至80℃保温反应1.5h，加入过硫酸铵继续在80℃保温反应2.5h，将反应产物经蒸馏水反复洗涤，并真空抽滤，即得具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物。
所述步骤(3)中丙烯酸与三代聚合物的摩尔比为1.8∶1；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与三代聚合物的摩尔比为0.15∶1；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与三代聚合物的摩尔比为0.15∶1；对甲苯磺酸的加入量为三代聚合物质量的0.8％；过硫酸铵的加入量为丙烯酸质量的0.6％。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于，将所述步骤(3)中不加入3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取4mmol三聚氰氯溶于80mL丙酮中得到三聚氰氯溶液，称取8mmol1,4-丁二醇溶于60mL丙酮中得到1,4-丁二醇溶液，于氮气保护及冰水浴的条件下将三聚氰氯溶液逐滴加入到1,4-丁二醇溶液中，300r/min搅拌反应2h后升温至50℃，300r/min搅拌反应4h，然后升温到95℃，300r/min搅拌反应6h，反应中不断加入碳酸钠维持pH为6，得到一代聚合物粗品；将一代聚合物粗品经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到一代聚合物；
(2)以三聚氰氯为核，一代聚合物为支化单元，按照一代聚合物制备的步骤(1)，制得二代、三代聚合物粗品，再经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到三代聚合物；
(3)称取8mmol三代聚合物分散于60mL水中；加入丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、对甲苯磺酸，升温至80℃保温反应1.5h，加入过硫酸铵继续在80℃保温反应2.5h，将反应产物经蒸馏水反复洗涤，并真空抽滤，即得具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物。
所述步骤(3)中丙烯酸与三代聚合物的摩尔比为1.8∶1；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与三代聚合物的摩尔比为0.25∶1；对甲苯磺酸的加入量为三代聚合物质量的0.8％；过硫酸铵的加入量为丙烯酸质量的0.6％。
对比例3
与实施例1相比，区别仅在于，将“所述步骤(3)中甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与三代聚合物的摩尔比为0.25∶1”替换为“所述步骤(3)中甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与三代聚合物的摩尔比为0.1∶1”。将“所述步骤(3)中3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与三代聚合物的摩尔比为0.15∶1”替换为“所述步骤(3)中3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与三代聚合物的摩尔比为0.3∶1”。
具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取4mmol三聚氰氯溶于80mL丙酮中得到三聚氰氯溶液，称取8mmol1,4-丁二醇溶于60mL丙酮中得到1,4-丁二醇溶液，于氮气保护及冰水浴的条件下将三聚氰氯溶液逐滴加入到1,4-丁二醇溶液中，300r/min搅拌反应2h后升温至50℃，300r/min搅拌反应4h，然后升温到95℃，300r/min搅拌反应6h，反应中不断加入碳酸钠维持pH为6，得到一代聚合物粗品；将一代聚合物粗品经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到一代聚合物；
(2)以三聚氰氯为核，一代聚合物为支化单元，按照一代聚合物制备的步骤(1)，制得二代、三代聚合物粗品，再经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到三代聚合物；
(3)称取8mmol三代聚合物分散于60mL水中；加入丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸，升温至80℃保温反应1.5h，加入过硫酸铵继续在80℃保温反应2.5h，将反应产物经蒸馏水反复洗涤，并真空抽滤，即得具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物。
所述步骤(3)中丙烯酸与三代聚合物的摩尔比为1.8∶1；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与三代聚合物的摩尔比为0.1∶1；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与三代聚合物的摩尔比为0.3∶1；对甲苯磺酸的加入量为三代聚合物质量的0.8％；过硫酸铵的加入量为丙烯酸质量的0.6％。
对比例4
与实施例1相比，区别仅在于，将所述步骤(3)中“丙烯酸”替换为“马来酸”。
具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取4mmol三聚氰氯溶于80mL丙酮中得到三聚氰氯溶液，称取8mmol1,4-丁二醇溶于60mL丙酮中得到1,4-丁二醇溶液，于氮气保护及冰水浴的条件下将三聚氰氯溶液逐滴加入到1,4-丁二醇溶液中，300r/min搅拌反应2h后升温至50℃，300r/min搅拌反应4h，然后升温到95℃，300r/min搅拌反应6h，反应中不断加入碳酸钠维持pH为6，得到一代聚合物粗品；将一代聚合物粗品经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到一代聚合物；
(2)以三聚氰氯为核，一代聚合物为支化单元，按照一代聚合物制备的步骤(1)，制得二代、三代聚合物粗品，再经丙酮萃取洗涤3次，并真空抽滤，得到三代聚合物；
(3)称取8mmol三代聚合物分散于60mL水中；加入马来酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸，升温至80℃保温反应1.5h，加入过硫酸铵继续在80℃保温反应2.5h，将反应产物经蒸馏水反复洗涤，并真空抽滤，即得具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物。
所述步骤(3)中马来酸与三代聚合物的摩尔比为1.8∶1；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与三代聚合物的摩尔比为0.25∶1；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与三代聚合物的摩尔比为0.15∶1；对甲苯磺酸的加入量为三代聚合物质量的0.8％；过硫酸铵的加入量为丙烯酸质量的0.6％。
测试例
将实施例1和对比例1-4中制得的具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物，在60℃温度下烘干；称取1000mg干燥后的产物两份分别置于100mL锥形瓶中，然后分别加入50mL 2g/L的Cr3+和2g/L的活性染料活性红195两种单一溶液，将锥形瓶置于恒温振荡器中25℃下进行恒温吸附，3min即可充分吸附，分别测定Cr3+和活性染料吸附前与吸附后的浓度。Cr3+测量方法为稀释后使用原子吸收法，活性染料为稀释后使用紫外分光光度计法。通过吸附前后浓度差，可以计算该产物对Cr3+和活性染料吸附容量。具体结果见表1。
表1：测试结果表
Figure BDA0002425641890000081
将将实施例1和对比例1-4中制得的具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物做完吸附实验后，取出，将其溶于pH＝10-12的水溶液中，搅拌30分钟，离心分离，干燥，即可重复利用。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (8)

1.具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)称取3-5mmol三聚氰氯溶于50-100mL丙酮中得到三聚氰氯溶液，称取5-10mmol二元醇溶于40-80mL丙酮中得到二元醇溶液，于氮气保护及冰水浴的条件下将三聚氰氯溶液逐滴加入到二元醇溶液中，搅拌反应1.5-2.5h后升温至45-50℃，搅拌反应3-5h，然后升温到90-95℃，搅拌反应4-8h，反应中不断加入缚酸剂维持pH为5-6，得到一代聚合物粗品；将一代聚合物粗品经丙酮萃取洗涤2-5次，并真空抽滤，得到一代聚合物；
(2)以三聚氰氯为核，一代聚合物为支化单元，按照一代聚合物制备的步骤(1)，制得二代、三代聚合物粗品，再经丙酮萃取洗涤2-5次，并真空抽滤，得到三代聚合物；
(3)称取5-10mmol三代聚合物分散于40-80mL水中；加入丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸，升温至75-85℃保温反应1-2h，加入过硫酸铵继续在75-85℃保温反应2-3h，将反应产物经蒸馏水反复洗涤，并真空抽滤即得；
所述步骤(3)中甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与三代聚合物的摩尔比为(0.2-0.3)∶1；
所述步骤(3)中3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与三代聚合物的摩尔比为(0.1-0.2)∶1。
2.如权利要求1所述的具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，其特征在于：所述二元醇选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇中的至少一种。
3.如权利要求1所述的具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，其特征在于：所述缚酸剂选自氢氧化钠、碳酸钠、吡啶中的至少一种。
4.如权利要求1所述的具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中丙烯酸与三代聚合物的摩尔比为(1.5-2)∶1。
5.如权利要求1所述的具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中对甲苯磺酸的加入量为三代聚合物质量的0.5-1％。
6.如权利要求1-5中任一项所述的具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中过硫酸铵的加入量为丙烯酸质量的0.4-1％。
7.具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物，其特征在于：采用权利要求1-6中任一项所述方法制备而成。
8.如权利要求7所述的具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物在含重金属离子和/或有机染料废水处理中的应用。
CN202010219692.4A 2020-03-25 2020-03-25 具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法和应用 Active CN111995714B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010219692.4A CN111995714B (zh) 2020-03-25 2020-03-25 具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010219692.4A CN111995714B (zh) 2020-03-25 2020-03-25 具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111995714A CN111995714A (zh) 2020-11-27
CN111995714B true CN111995714B (zh) 2022-05-13

Family

ID=73461761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010219692.4A Active CN111995714B (zh) 2020-03-25 2020-03-25 具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111995714B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5938934A (en) * 1998-01-13 1999-08-17 Dow Corning Corporation Dendrimer-based nanoscopic sponges and metal composites
KR101046165B1 (ko) * 2010-02-11 2011-07-05 한양대학교 산학협력단 자성중심 덴드리머, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 오염물질을 분리하는 방법
CN105013455A (zh) * 2015-07-02 2015-11-04 陕西科技大学 端羧基树枝状聚合物吸附材料及其制备方法
CN107570121A (zh) * 2017-09-26 2018-01-12 盐城工学院 两性多糖／交联型氧化石墨烯双网络复合水凝胶吸附材料及其制备方法
CN109897142A (zh) * 2019-02-18 2019-06-18 湖北康创科技有限公司 一种超支化阳离子聚合物乳液及其在污泥脱水上的应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5938934A (en) * 1998-01-13 1999-08-17 Dow Corning Corporation Dendrimer-based nanoscopic sponges and metal composites
KR101046165B1 (ko) * 2010-02-11 2011-07-05 한양대학교 산학협력단 자성중심 덴드리머, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 오염물질을 분리하는 방법
CN105013455A (zh) * 2015-07-02 2015-11-04 陕西科技大学 端羧基树枝状聚合物吸附材料及其制备方法
CN107570121A (zh) * 2017-09-26 2018-01-12 盐城工学院 两性多糖／交联型氧化石墨烯双网络复合水凝胶吸附材料及其制备方法
CN109897142A (zh) * 2019-02-18 2019-06-18 湖北康创科技有限公司 一种超支化阳离子聚合物乳液及其在污泥脱水上的应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"珊瑚"状PAD的合成及絮凝性研究;宋军旺等;《精细石油化工》;20181231;第35卷(第05期);第77-82页 *
AM-DMC-AMPS multi-functionalized magnetic nanoparticles for efficient purification of complex multiphase water system;Yuru Ge et al;《Nanoscale research letters》;20160422;第11卷;第1-9页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111995714A (zh) 2020-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107188330B (zh) 一种吸附净化酸性废水的方法
Owlad et al. Removal of hexavalent chromium-contaminated water and wastewater: a review
Zhao et al. A hybrid process of coprecipitation-induced crystallization-capacitive deionization-ion exchange process for heavy metals removal from hypersaline ternary precursor wastewater
Beszedits Chromium removal from industrial wastewaters
CN101081827A (zh) 一种具有同时处理多种重金属离子的螯合剂
CN107337292A (zh) 深度处理脱硫废水的工艺流程
CN105664872A (zh) 一种改性木质素磺酸钠重金属捕捉剂及其制备方法
Mane et al. Heavy metal removal from aqueous solution by Opuntia: a natural polyelectrolyte
Wang et al. Removal and recovery of cobalt from Co (II)–containing water samples by dithiocarboxyl polyethyleneimine
Wang Reuse of heavy metal from industrial effluent water
He et al. Research progress on removal methods of Cl-from industrial wastewater
CN105152262A (zh) 一种利用离子印迹聚合物选择性脱除氯离子的方法
CN109293053A (zh) 一种去除工业废水中重金属的螯合沉淀方法
Hamed et al. Cellulose Powder Functionalized with Phenyl Biguanide: Synthesis, Cross-Linking, Metal Adsorption, and Molecular Docking
CN111995714B (zh) 具有吸附-脱附阴阳离子的柔性亲水性聚合物及其制备方法和应用
Poon Removal of cadmium from wastewaters
CN109851142B (zh) 一种市政生活污水处理方法
Dremicheva Studying the sorption kinetics on peat ions of iron (III) and copper (II) from wastewater
CN107282023B (zh) 一种化学废液处理用纳米吸附剂及其制备方法
CN103011376A (zh) Edta强化双金属铝铁体系氧化降解氯酚类物质的方法
CN207109133U (zh) 电镀镍生产线快捷洁净在线镀液负压蒸发回用设备
Germain et al. Plating and cyanide wastes
CN107585965A (zh) 一种大型工业用污水处理装置
Fu Lead and zinc smelting wastewater treatment and reclamation by coagulation-flocculation-sedimentation, ultrafiltration and reverse osmosis technique
Nadakuditi et al. An overview of analytical techniques for heavy metal ion detection and removal from industrial sewage

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant