CN112126059A - 聚芳香族二胺及其制备方法及其应用、及汞离子吸附剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚芳香族二胺及其制备方法及其应用、及汞离子吸附剂，所述聚芳香族二胺其采用芳香族二胺单体通过化学氧化聚合得到，所述芳香族二胺单体包括苯环、位于苯环上的两个胺基、以及烷氧基、磺酸基中的至少一种。本发明的技术方案的芳香族环状化合物分子链上携带的功能基团包括‑NH2、‑NH‑、‑N=类氨基和亚胺基，这些功能基团可以通过络合和氧化还原作用吸附汞离子等重金属离子，将其从水中去除，但却能保留有益的金属离子如钠钙铁镁钾离子，从而达到选择性水净化的目的。而且聚芳香族二胺是无毒性、无气味、难溶于水的大分子聚合物，符合环保要求，具有很高的耐化学/耐热性，可以作为汞离子的强力吸附剂和回收剂。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚芳香族二胺及其制备方法及其应用、及汞离子吸附剂。
背景技术
即使微量汞离子污染的废水、废渣、废气等直接排放到环境中,都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.有效除去各种水性汞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，吸附剂法处理汞金属离子废水已成为当前水处理技术的核心之一。迄今主要以治理汞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、和螯合物等吸附剂。
这些吸附剂对去除水中汞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，本发明公开了一种聚芳香族二胺及其制备方法及其应用、及汞离子吸附剂，该聚芳香族二胺包含-NH2、-NH-、-N＝类氨基和亚胺基等基团，通过络合和氧化还原作用吸附汞离子，吸附率高，成本低，更加环保可。
对此，本发明采用的技术方案为：
一种聚芳香族二胺，所述聚芳香族二胺其采用芳香族二胺单体通过化学氧化聚合得到，所述芳香族二胺单体包括苯环、位于苯环上的两个胺基、以及烷氧基、磺酸基中的至少一种。
采用此技术方案，通过化学氧化聚合，聚芳香族二胺的芳香族环状化合物分子链上携带的大量功能基团-NH2、-NH-、-N＝类氨基和亚胺基，它们可以通过络合和氧化还原作用吸附汞离子等重金属离子，但是却适当保留有益金属离子如钠钙铁镁钾离子，从而达到选择性水净化的目的。而且聚芳香族二胺是无毒性、无气味、难溶于水的大分子聚合物，符合环保要求，可以作为汞离子的强力吸附剂和回收剂。
作为本发明的进一步改进，所述烷氧基为乙氧基或甲氧基。
作为本发明的进一步改进，所述芳香族二胺单体为2-乙氧基-1，3-苯二胺。
本发明还公开了如上所述的聚芳香族二胺的制备方法，其包括：在水中，以2-乙氧基-1，3-苯二胺为反应单体，以过硫酸铵为氧化剂进行化学氧化聚合，得到聚2-乙氧基-1，3-苯二胺。对于聚2-乙氧基-1，3-苯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汞离子吸附剂，其包括如上任意一项所述的聚芳香族二胺和/或其衍生物。进一步优选的，所述汞离子吸附剂包括聚2-乙氧基-1，3-苯二胺或其衍生物。该聚芳香族二胺和/或其衍生物分子链上携带的大量功能基团-NH2、-NH-、-N＝类氨基和亚胺基，它们可以通过络合和氧化还原作用吸附汞等重金属离子，显著提高汞等重金属离子的吸附率，但是却适当保留有益金属离子如钠钙铁镁钾离子，适用于汞离子的去除和回收。
作为本发明的进一步改进，所述聚芳香族二胺和/或其衍生物为聚合物微球。
本发明还公开了如上所述的聚芳香族二胺及其衍生物的应用，其用于溶液中汞离子的吸附。进一步的，所述聚芳香族二胺包括聚2-乙氧基-1，3-苯二胺。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
第一，本发明的技术方案的芳香族环状化合物分子链上携带的功能基团包括-NH2、-NH-、-N＝类氨基和亚胺基，这些功能基团可以通过络合和氧化还原作用吸附汞离子等重金属离子，将其从水中去除，但却能保留有益的金属离子如钠钙铁镁钾离子，从而达到选择性水净化的目的。而且聚芳香族二胺是无毒性、无气味、难溶于水的大分子聚合物，符合环保要求，具有很高的耐化学/耐热性，可以作为汞离子的强力吸附剂和回收剂。
第二，采用本发明的技术方案，该新型功能性聚合物材料对汞等重金属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。
一种聚芳香族二胺，其采用芳香族二胺单体通过化学氧化聚合得到，所述芳香族二胺单体包括苯环、位于苯环上的两个胺基、以及烷氧基、磺酸基中的至少一种。本实施例中，所述聚芳香族二胺包括聚2-乙氧基-1，3-苯二胺。
如上所述的聚芳香族二胺的制备方法，其包括：在纯水中不加任何酸碱采用一步化学氧化聚合的方法，以2-乙氧基-1，3-苯二胺为反应单体，以过硫酸铵为氧化剂进行化学氧化聚合得到聚2-乙氧基-1，3-苯二胺微球。对于聚2-乙氧基-1，3-苯二胺衍生物的制备方法也是如此。
本发明实施例还公开了一种汞离子吸附剂，其包括如上所述的聚芳香族二胺和/或其衍生物，即包括聚2-乙氧基-1，3-苯二胺或其衍生物。该聚2-乙氧基-1，3-苯二胺和/或其衍生物分子链上携带的大量功能基团-NH2、-NH-、-N＝类氨基和亚胺基，它们可以通过络合和氧化还原作用吸附汞离子，显著提高汞的吸附率，适用于汞离子的去除和回收。
本实施例的聚芳香族二胺及其衍生物微球具有很高的耐化学/耐热性和较强Hg(II)吸附能力。通过调整吸附/解吸时间、温度、汞离子浓度、吸附剂用量、解吸剂种类、浓度和用量，可以用于系统地优化汞离子的间歇静态吸附/解吸过程。当Hg(II)初始浓度为2g/L时，微球表现出高达1.5g/g的Hg(II)吸附容量；当Hg(II)初始浓度为0.020g/L时，Hg(II)分配系数高达5.1g/(g·μM)，初始吸附率高达0.8g/(g·min)。动态吸附表明，在2mL/min流速下，吸附柱对2mM Hg(II)溶液的穿透时间和饱和时间分别为19.8h和58.0h。经过5次动态吸附-解吸循环后，柱效仍较高。另外通过本实施例，得出了一种汞离子的高效吸附机理，包括汞离子经氨基和亚氨基的第一次还原，以及汞离子第二次络合和离子交换。本发明的聚芳香族二胺及其衍生物微球不受吸附剂本身制备或部分溶解性的污染，经济、环保，适用于汞离子的去除和回收，为吸附剂本身的可持续性问题提供了独特的解决方案。
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 (6)
1.一种聚芳香族二胺，其特征在于：其采用芳香族二胺单体通过化学氧化聚合得到，所述芳香族二胺单体包括苯环、位于苯环上的两个胺基、以及烷氧基、磺酸基中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚芳香族二胺，其特征在于：所述芳香族二胺单体为2-乙氧基-1，3-苯二胺。
3.如权利要求2所述的聚芳香族二胺的制备方法，其特征在于，其包括：在水中，以2-乙氧基-1，3-苯二胺为反应单体，以过硫酸铵为氧化剂进行化学氧化聚合。
4.一种汞离子吸附剂，其特征在于：其包括如权利要求1或2所述的聚芳香族二胺和/或其衍生物。
5.根据权利要求4所述的汞离子吸附剂，其特征在于：所述聚芳香族二胺和/或其衍生物为聚合物微球。
6.如权利要求1或2所述的聚芳香族二胺及其衍生物的应用，其特征在于：其用于溶液中汞离子的吸附。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201225 |