CN113101906B - 氨基功能化的聚苯乙烯材料及其在吸附甲基橙中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氨基功能化聚苯乙烯基吸附材料，该材料以氯甲基化聚苯乙烯为基体，通过与对苯二胺在温和条件下反应制得；所得材料具有稳定性好、吸附容量大、功能化程度可控、适用pH范围较宽等优点，可以实现印染废水中甲基橙的高效去除。本发明所制备的氨基功能化聚苯乙烯材料制备简便、原料易得，通过调节氨基功能化程度，可以定向生产用于处理不同甲基橙浓度的聚苯乙烯吸附材料；同时所得材料吸附容量大，适用pH范围较宽，具有广阔的市场前景。

Description

氨基功能化的聚苯乙烯材料及其在吸附甲基橙中的应用
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及一种氨基功能化的聚苯乙烯材料及其在吸附含甲基橙废水中的应用。
背景技术
甲基橙是印染废水中常见的污染物之一。该类废水具有色度深、难降解且成分复杂等特点，处理难度较大。吸附法操作简便，能耗和成本都较低，是处理有机废水的有效手段。开发用于处理含甲基橙印染废水的新型吸附材料是当今环保领域的热点课题。CN106237990A公开了一种用于吸附甲基橙的金属有机骨架复合材料，该材料利用溴代十六烷基砒啶对ZIF-8进行修饰，对甲基橙的吸附容量大，但材料的稳定性有待提高，实用性较差。CN108404867A以木质素作为碳源，与Fe3O4结合制备得到碳磁性复合材料，用于吸附含甲基橙废水时易于分离，但吸附容量较低，材料的合成也较为复杂。
聚苯乙烯系列材料在工业上可制备成离子交换树脂，主要用于硬水的软化，具备优良的稳定性。通过化学接枝的方法可以在聚苯乙烯材料表面引入各种基团，调控吸附微环境，从而得高效专一的吸附材料。目前，有关特定功能化的聚苯乙烯材料在甲基橙液相吸附中的应用研究还鲜有报道。
发明内容
为了解决现有技术中甲基橙吸附材料稳定性不好、吸附容量不高的问题，根据本发明的第一方面，本发明提供一种氨基功能化的聚苯乙烯材料，该材料兼具稳定性好和吸附容量高的优点，可以实现印染废水中甲基橙的高效去除。
除特殊说明外，本发明所采用的百分数均为重量百分数。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料，其特征在于，由如下步骤制得：将氯甲基化聚苯乙烯分散于有机溶剂中，然后加入对苯二胺，在70～120℃下加热反应6～12小时，所得固体产物用洗涤剂充分洗涤，真空干燥，得到氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料。
根据本发明的一个实施方案，上述有机溶剂选自四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺或二氯甲烷中的一种或几种；优选为1,4-二氧六环。
根据本发明的一个实施方案，上述对苯二胺与氯甲基化聚苯乙烯的质量配比为1～6:1；优选为5:1。
根据本发明的一个实施方案，上述反应温度优选为100℃。
根据本发明的一个实施方案，上述反应时间优选为8小时。
根据本发明的一个实施方案，上述洗涤剂选自甲醇、乙醇、乙二醇或去离子水中的一种或几种；优选为乙醇或去离子水。
根据本发明的第二方面，本发明提供上述氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料的制备方法，该方法制备简便、原料易得。
一种氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：将氯甲基化聚苯乙烯分散于1,4-二氧六环中，然后加入对苯二胺，对苯二胺与氯甲基化聚苯乙烯的质量配比为5:1，在100℃下加热反应8小时，所得固体产物用乙醇或去离子水充分洗涤，于80℃下真空干燥，得到氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料。
根据本发明的第三方面，本发明提供上述氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料在吸附含甲基橙废水中的应用。
有益效果：
本发明提供一种氨基功能化聚苯乙烯基吸附材料，该材料以氯甲基化聚苯乙烯为基体，通过与对苯二胺在温和条件下反应制得；所得材料具有稳定性好、吸附容量大、功能化程度可控、适用pH范围较宽等优点，可以实现印染废水中甲基橙的高效去除。
相较于现有技术，本发明所制备的氨基功能化聚苯乙烯材料制备简便、原料易得，通过调节氨基功能化程度，可以定向生产用于处理不同甲基橙浓度的聚苯乙烯吸附材料；同时所得材料吸附容量大，适用pH范围较宽，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行具体描述，在此指出以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。本发明所用原料及试剂均为市售产品。
实施例1
在100毫升1,4-二氧六环中加入3克氯甲基化聚苯乙烯(阿拉丁试剂公司，CAS编号55844-94-5)，充分溶胀后再加入15克对苯二胺，在100℃下加热反应8小时。所得固体产物依次用乙醇和去离子水进行充分洗涤，于80℃下真空干燥，得到氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料，记为APS-1。
实施例2
操作步骤同实施例1，其区别在于制备氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料时，对苯二胺的用量改为3克(与氯甲基化聚苯乙烯的质量配比为1:1)，所得材料记为APS-2。
实施例3
分别称取实施例1和2中所制得的氨基功能化聚苯乙烯吸附材料0.1克，分别加入到100毫升50毫克/升的甲基橙溶液中，调节pH为2，在室温下各自振荡吸附24小时。采用紫外吸收光谱仪测定甲基橙溶液浓度。测得APS-1对甲基橙的饱和吸附量为178毫克/克，APS-2对甲基橙的饱和吸附量为96毫克/克。可以看出，通过控制对苯二胺与氯甲基化聚苯乙烯的质量配比可以调节氨基功能化程度。氨基功能化程度更高的APS-1吸附效果更好。
实施例4
称取0.1克APS-1，加入100毫升50毫克/升的甲基橙溶液中，在室温下振荡吸附24小时。改变吸附溶液的pH为1、3、5、7、9，分别测得APS-1对甲基橙的饱和吸附量为185毫克/克、176毫克/克、171毫克/克、170毫克/克、167毫克/克、162毫克/克。可以看出，溶液pH值对材料吸附性能的影响并不大，本发明所述的功能化聚苯乙烯材料适用于较宽的pH范围。

Claims (2)

1.一种氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料的制备方法，其特征在于，由如下步骤制得：将3克氯甲基化聚苯乙烯分散于100毫升1,4-二氧六环中，然后加入15克对苯二胺，在100℃下加热反应8小时，所得固体产物用乙醇充分洗涤，于80℃真空干燥，得到氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料。
2.如权利要求1所述氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料的制备方法得到的氨基功能化的聚苯乙烯吸附材料在吸附含甲基橙废水中的应用。
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