CN112126058A - 稠环芳胺聚合物及其制备方法、铅汞银重金属离子吸附剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种稠环芳胺聚合物及其制备方法、铅汞银重金属离子吸附剂，所述稠环芳胺聚合物采用二氨基稠环芳烃单体通过化学氧化聚合得到，所述二氨基稠环芳烃单体包括稠环芳烃、位于稠环芳烃上的至少两个胺基。采用本发明技术方案，稠环芳胺聚合物的分子链上不仅有大量稠环结构单元，同时还携带大量功能基团即氨基和亚胺基，它们可以通过络合和氧化还原作用吸附铅汞银等常见的重金属离子，但是却能适当保留有益金属离子如钠钙铁镁钾离子等，从而达到选择性水净化的目的。而且稠环芳香族胺聚合物是无毒性无气味水不溶的大分子聚合物，符合环保要求，可以铅汞银三种重金属离子的强力吸附剂。

Description

稠环芳胺聚合物及其制备方法、铅汞银重金属离子吸附剂
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种稠环芳胺聚合物及其制备方法、铅汞银重金属离子吸附剂。
背景技术
含有重金属离子的废水、废渣、废气等直接排放到环境中，会使重金属在水生生物体内和农作物组织内累积富集，并通过饮水和食物链等对人类产生严重危害。有效除去各种水性重金属离子已成为社会日益关注的焦点。废水净化处理材料在这方面大有可为因而成为目前功能材料领域研究的热点内容，吸附剂法处理重金属离子废水已成为当前水处理技术的核心之一。迄今主要以治理重金属污染废水为目的的吸附剂有：矿物、活性炭及其纤维、液体萃取液、离子交换剂、乳酸菌以及螯合物等吸附剂。
这些吸附剂对去除水中重金属污染都有一定的效果，其中的活性炭纤维吸附效果更好一些，但是活性炭纤维存在着制备成本高和主要局限于物理吸附等不足，而其它吸附剂的主要问题是吸附力不够强、解吸步骤繁琐、循环利用比较困难以及可能的二次污染等缺憾，难以满足低成本地大规模批量生产的要求，因而大规模实际应用仍然受到相当的限制。因此设计与合成新型以化学吸附为主的低成本功能聚合物基金属离子强力吸附剂仍然很有必要。
发明内容
针对以上技术问题，本发明公开了一种稠环芳胺聚合物及其制备方法、铅汞银重金属离子吸附剂，
对此，本发明采用的技术方案为：
一种稠环芳胺聚合物，其采用二氨基稠环芳烃单体通过化学氧化聚合得到，所述二氨基稠环芳烃单体包括稠环芳烃、位于稠环芳烃上的至少两个胺基。
采用此技术方案，通过化学氧化聚合，其分子链上不仅有大量稠环结构单元，同时还携带大量功能基团即氨基和亚胺基，它们可以通过络合和氧化还原作用吸附常见重金属离子，通过吸附法将铅汞银三种重金属离子从水中去除，同时适当保留有益金属离子如钠钙铁镁钾离子，达到选择性水净化的目的。而且稠环芳香族胺聚合物是无毒性无气味水不溶的大分子聚合物，符合环保要求，很有潜力成为铅汞银三种重金属离子的强力吸附剂。
作为本发明的进一步改进，所述稠环芳烃携带烷氧基。进一步优选的，所述烷氧基为甲氧基或乙氧基。进一步的，所述稠环为萘环、蒽环或芘环等。
作为本发明的进一步改进，所述二氨基稠环芳烃单体为2,7-萘二胺。也就是，所述稠环芳胺聚合物为聚2,7-萘二胺。
本发明还公开了如上所述的稠环芳胺聚合物的制备方法，其包括：以二氨基稠环芳烃为反应单体，以过硫酸铵为氧化剂进行化学氧化聚合。对于稠环芳胺聚合物的衍生物的制备方法也是如此。进一步的，对于聚2,7-萘二胺的制备方法为，以2,7-萘二胺为单体，以过硫酸铵为氧化剂进行化学氧化聚合。聚2,7-萘二胺的衍生物的制备方法也是如此。该制备方法采用化学氧化聚合法，成本低、效益高。
本发明还公开了一种铅汞银重金属离子吸附剂，其包括如上所述的稠环芳胺聚合物和/或其衍生物。进一步优选的，所述铅汞银重金属离子吸附剂包括聚2,7-萘二胺和/或其衍生物。该稠环芳胺聚合物和/或其衍生物的分子链上不仅有大量稠环结构单元，同时还携带大量功能基团即氨基和亚胺基，它们可以通过络合和氧化还原作用吸附铅汞银等常见的重金属离子，将其从水中去除，同时还适当保留有益金属离子如钠钙铁镁钾离子，达从而选择性净化水；适合用于铅汞银重金属离子的去除和回收。
作为本发明的进一步改进，所述稠环芳胺聚合物和/或其衍生物为聚合物微粒。
本发明还公开了如上所述的稠环芳胺聚合物及其衍生物的应用，其用于溶液中铅汞银重金属离子的吸附。进一步优选的，所述稠环芳胺聚合物包括聚2,7-萘二胺。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
第一，采用本发明技术方案，稠环芳胺聚合物的分子链上不仅有大量稠环结构单元，同时还携带大量功能基团即氨基和亚胺基，它们可以通过络合和氧化还原作用吸附铅汞银等常见的重金属离子，但是却能适当保留有益金属离子如钠钙铁镁钾离子等，从而可以达到选择性水净化的目的。而且稠环芳香族胺聚合物是无毒性无气味水不溶的大分子聚合物，符合环保要求，可以铅汞银三种重金属离子的强力吸附剂。
第二，采用本发明的技术方案，该新型功能性聚合物材料对铅汞银等常见的重金属离子具有高效的吸附作用，用于废水处理具有明显的经济和技术上的优势，是一项发展潜力极大的吸附剂分离技术，而且效率高、能耗低、设备简单、易于放大，为有效解决国家目前面临的重大环境水净化处理技术需求问题提供了新思路。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
一种稠环芳胺聚合物，其采用二氨基稠环芳烃单体通过化学氧化聚合得到，所述二氨基稠环芳烃单体包括稠环芳烃、位于稠环芳烃上的至少两个胺基。所述稠环芳烃携带烷氧基。进一步优选的，所述烷氧基为甲氧基或乙氧基。具体而言，本实施例中，所述二氨基稠环芳烃单体为2,7-萘二胺。也就是，所述稠环芳胺聚合物为聚2,7-萘二胺。
本发明实施例还公开了如上所述的稠环芳胺聚合物即聚2,7-萘二胺的制备方法，其包括：以2,7-萘二胺为单体，以过硫酸铵为氧化剂进行化学氧化聚合得到聚2,7-萘二胺微粒。聚2,7-萘二胺的衍生物的制备方法也是如此。
本发明实施例还公开了一种铅汞银重金属离子吸附剂，其包括如上所述的稠环芳胺聚合物和/或其衍生物微粒。进一步优选的，所述铅汞银重金属离子吸附剂包括聚2,7-萘二胺和/或其衍生物微粒。
本实施例的稠环芳胺聚合物分子链上不仅有大量稠环结构单元，表面具有丰富活性氨基和亚氨基，它们可以通过络合和氧化还原作用吸附常见重金属离子，通过吸附法将铅汞银三种重金属离子从水中去除，同时适当保留有益金属离子如钠钙铁镁钾离子，达到选择性水净化的目的；适合用于铅汞银重金属离子的去除和回收。
通过对本实施例的稠环芳胺聚合物微粒进行红外光谱、紫外可见光谱、元素分析、广角X射线衍射和透射电子显微镜等手段对微粒的分子结构、超分子结构和形态结构进行了系统的表征，这些微粒表现出电半导体性和对强酸、强碱的高稳定性，对铅（II）、汞（II）和银（I）离子具有很强的吸附能力。通过改变Pb（II）溶液的过硫酸盐/单体比、吸附时间、吸附剂浓度和pH值，发现在初始Pb（II）浓度为29mM的溶液中暴露24小时后，颗粒的最大吸附容量为241mg·g−1。吸附数据符合Langmuir等温线，符合准二级反应动力学。上述实验表明吸附剂上Pb（II）和氨基/亚氨基之间的螯合是典型的化学吸附作用。可见，采用本发明实施例的技术方案，稠环芳胺聚合物通过稠环、氨基和亚氨基等对铅（II）、汞（II）和银（I）离子产生了化学吸附作用，吸附力强，吸附容量高，可以用于水中对铅汞银三种重金属离子进行吸附处理。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种稠环芳胺聚合物，其特征在于：其采用二氨基稠环芳烃单体通过化学氧化聚合得到，所述二氨基稠环芳烃单体包括稠环芳烃、位于稠环芳烃上的至少两个胺基。
2.根据权利要求1所述的稠环芳胺聚合物，其特征在于：所述稠环芳烃携带烷氧基。
3.根据权利要求2所述的稠环芳胺聚合物，其特征在于：所述二氨基稠环芳烃单体为2,7-萘二胺。
4.如权利要求1所述的稠环芳胺聚合物的制备方法，其特征在于，其包括：以二氨基稠环芳烃为反应单体，以过硫酸铵为氧化剂进行化学氧化聚合。
5.一种铅汞银重金属离子吸附剂，其特征在于：其包括如权利要求1~3任意一项所述的稠环芳胺聚合物和/或其衍生物。
6.根据权利要求4所述的铅汞银重金属离子吸附剂，其特征在于：所述稠环芳胺聚合物和/或其衍生物为聚合物微粒。
7.如权利要求1~3任意一项所述的稠环芳胺聚合物及其衍生物的应用，其特征在于：其用于溶液中铅汞银重金属离子的吸附。
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