一种粒状阳离子染料吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种粒状阳离子染料吸附剂，属于高分子材料技术领域。该吸附剂是以明胶作为接枝骨架，以可聚合的功能单体作为接枝聚合物链，黏土矿物作为填充剂，以水为介质，在引发剂、交联剂存在下，经自由基聚合使高分子链之间的静电、疏水等相互作用，原位制备一种粒状的吸附材料，可大大降低聚合过程和后处理过程中的能耗，有效降低吸附剂的成本；由于聚合单体的可选择性，所得吸附材料对印染废水中的阳离子染料表现出高效的吸附选择性；另外，由于采用的明胶及功能单体均为无毒且可降解的天然高分子材料，因而所得吸附剂具有良好的生物可降解性，是一种绿色环保的吸附材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种粒状阳离子染料吸附剂，属于高分子材料
。该吸附剂是以明胶作为接枝骨架，以可聚合的功能单体作为接枝聚合物链，黏土矿物作为填充剂，以水为介质，在引发剂、交联剂存在下，经自由基聚合使高分子链之间的静电、疏水等相互作用，原位制备一种粒状的吸附材料，可大大降低聚合过程和后处理过程中的能耗，有效降低吸附剂的成本；由于聚合单体的可选择性，所得吸附材料对印染废水中的阳离子染料表现出高效的吸附选择性；另外，由于采用的明胶及功能单体均为无毒且可降解的天然高分子材料，因而所得吸附剂具有良好的生物可降解性，是一种绿色环保的吸附材料。【专利说明】
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种阳离子染料吸附材料，尤其涉及。
技术介绍
我国是纺织业的第一大国，而印染是纺织业的核心工艺。由印染排放的废水约占纺织行业废水排放的80%以上，占整个工业废水排放量的35%，印染行业污染难题已严重影响纺织业及相关产业的可持续发展。在印染废水的处理中，吸附法由于具有投资小、方法简便易行、成本较低、无二次污染等优势，比较适合印染废水的深度处理。 活性炭是最早也是迄今为止应用最多的脱色吸附剂。活性炭表面及内部存在由细孔相互连通形成的网状空间结构，比表面积大，因此能够有效去除印染废水中的活性染料、碱性染料、偶氮染料。但活性炭是孔道吸附，存在吸附量低、再生困难和选择吸附性差等不足，不能满足日益多样的印染废水处理要求。此外，目前性能较好的吸附材料大多为粉体，虽然实验室研究表明其吸附性能很好，但粉体的流动性和渗透性使其在使用过程中溶损率较高。因此，研制性能优良的颗粒吸附材料，并能够实现对有机染料的选择性吸附，将具有重要的应用价值。 三维网络吸附剂是近年来发展起来的一种新型超吸附材料，具有吸附速度快、吸附容量高和易分离再生等明显优势。水溶液聚合是三维网络吸附剂最常用的聚合工艺，但传统水溶液聚合法形成的三维网络吸附剂是胶体状产物，在后干燥过程中能耗非常高，同时还需要粉碎、造粒等后处理工艺，操作繁杂。
技术实现思路
本专利技术的目的针对现有技术中存在的问题，提供一种粒状阳离子染料吸附剂；本专利技术的另一目的是提供一种上述粒状阳离子染料吸附剂的制备方法。 一、粒状阳离子染料吸附剂的制备以明胶作为接枝骨架，以可聚合的功能单体作为接枝聚合物链，黏土矿物作为填充剂，以水为介质，在引发剂、交联剂存在下经自由基聚合而得。其具体制备工艺为:将明胶、可聚合的功能单体、交联剂充分分散于水中，再向混合体系中加入黏土矿物并分散均匀；然后加入引发剂，于(Tl20°C下聚合f 3h ;调节混合体系的pH= 6^7,经工业乙醇脱水处理后室温晾干，得到粒状吸附材料。 上述各原料按以下质量百分比进行配比:明胶5?50%，可聚合的功能单体3(Γ80%，黏土矿物1?50%，交联剂0.2?10%，引发剂0.2?10%。 上述原料中，可聚合的功能单体为丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、马来酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸、衣康酸、乙烯吡咯烷酮、丙烯酰胺-4-乙烯基嘧啶、乙烯基咪唑、烯丙基咪唑中的至少一种。 黏土矿物为凹凸棒石、海泡石、高岭土、蒙脱土、蛭石、累托石、麦饭石、埃洛石、伊利石中的至少一种。 交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰酸酯、Α 亚甲基双丙烯酰胺中的至少一种。 所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、％ Α -四甲基乙二胺或氧化还原引发剂。其中氧化还原引发剂中，氧化剂为高锰酸钾、双氧水、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种；还原剂为亚铁盐、抗坏血酸、硫脲、硼氢化钠中的一种，且氧化剂与还原剂以1:1(Γ10:1的质量比进行配比。 二、阳离子染料吸附剂的结构、形貌表征下面通过FTIR和SEM分析等表征手段，对本专利技术制备的阳离子染料吸附剂的表面官能团类型、结构形貌进行分析。 1、FT-1R 分析图1为本专利技术制备的阳离子染料吸附剂及其吸附孔雀石绿的FTIR谱图。从上到下依次为可聚合单体聚合形成的聚合物、明胶、吸附剂吸附前、吸附剂吸附后以及孔雀石绿的FTIR谱图。从图中可以看出，明胶中出现了蛋白质的典型吸收带，分别位于1639 cm'1556 cnT1和1241 cm—1处。这些特征的吸收带在吸附剂中有些出现，有些消失。同时，吸附剂中位于1033 cnT1处出现了很强的S1-Ο吸收带，这一吸收带来自于添加的黏土矿物。这些信息证实，本专利技术制备的阳离子染料吸附剂是以明胶作为接枝骨架，以可聚合的功能单体作为接枝聚合物链，黏土矿物作为填充剂，通过明胶中的酰胺基团进行接枝制备而成。吸附之后，吸附剂在1374 cm_1> 1170 cm'942 cm'904 cnT1等处出现了孔雀石绿的典型吸收带。吸附的结果是经由吸附剂内部功能基团通过静电吸引及离子交换等作用实现的。 2、SEM 分析图2为本专利技术制备的阳离子染料吸附剂的数码照片以及SEM图。从图中可以看出，本专利技术制备的阳离子染料吸附剂是由大量直径约1.6毫米的小颗粒聚集成较大颗粒组成，表面呈粗糙多孔状，有利于染料分子从外界溶液中向吸附材料内部扩散，并通过吸附剂内部的功能基团实现对阳离子染料的选择性吸附分离。 3、Zeta 电位本专利技术制备的阳离子染料吸附剂在吸附之前的Zeta电位平均为-20 mV，吸附之后平均为-1.1 mV ;电导率由吸附前的0.18 mS/cm降为吸附后的0.06 mS/cm。因此，本专利技术制备的阳离子染料吸附剂利用吸附剂内部的功能基团通过静电和离子交换等作用实现对阳离子染料的选择性吸附。 三、对阳离子染料的吸附性能1、对孔雀石绿的吸附性能取含孔雀石绿1000 mg/L的模拟废水40 mL,向其中加入本专利技术吸附剂(起始量为0.5g/L)，恒温振荡混合液2h，过滤分离，上清液用可见分光光度法测定残余孔雀石绿的浓度，计算得脱色率最闻可达94%,吸附容量最闻可达1860 mg/g。 对孔雀石绿的选择性吸附:取含孔雀石绿100 mg/L和含橙黄II 100 mg/L的混合染料20 mL，向其中加入本专利技术吸附剂(起始量为1.0 g/L)，恒温振荡混合液2h，过滤分离，上清液用可见分光光度法测定残余孔雀石绿和橙黄II的浓度分别为8 mg/L和100 mg/L,因而，可在孔雀石绿和橙黄II的混合溶液中选择性吸附孔雀石绿。 2、对其他阳离子的吸附性能及选择性吸附性能取含灿烂甲酚蓝100 mg/L和含橙黄II 100 mg/L的混合染料20 mL,向其中加入本专利技术吸附剂(起始量为1.0 g/L)，恒温振荡混合液2h，过滤分离，上清液用可见分光光度法测定残余灿烂甲酚蓝和橙黄II的浓度分别为6 mg/L和100 mg/L，因而，可在灿烂甲酚蓝和橙黄II的混合溶液中选择性吸附灿烂甲酚蓝。 综上所述，本专利技术相对现有技术具有以下优点:1、本专利技术的吸附剂以明胶为接枝骨架，以可聚合的功能单体作为接枝聚合物链，以黏土矿物为填充物，通过聚合过程中高分子链之间的静电、疏水等相互作用，原位制备一种粒状的吸附材料，可大大降低聚合过程和后处理过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粒状阳离子染料吸附剂，是以明胶作为接枝骨架，以可聚合的功能单体作为接枝聚合物链，黏土矿物作为填充剂，以水为介质，在引发剂、交联剂存在下经自由基聚合而得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑易安，王爱勤，杨效和，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62