一步法合成Fe制造技术

本发明专利技术属于环境保护材料领域，涉及一种多功能、环境友好型的单宁酸聚合物（Fe

【技术实现步骤摘要】
一步法合成Fe3+和甲醛双交联的多官能团的环境友好型聚单宁酸用于选择性去除污染物
本专利技术属于环境保护材料领域，涉及一种新型的聚单宁酸纳米复合材料，将其作为一种多功能、环境友好型的吸附剂，用来去除水样中的有机染料亚甲基蓝、以及重金属离子Pb2+和Hg2+。
技术介绍
本
的背景和发展现状大致如下：水环境中重金属离子和染料的大量存在会对人体健康产生极大危害，如胃肠道疾病、癌症、肝脏和神经系统损伤等[1,2]。因此，开发高效、廉价、稳定的吸附剂对于水体污染物的处理具有十分重要的意义。目前，国内外关于去除水体中重金属和有机污染物的研究方法主要有催化、膜过滤、絮凝和吸附等[3-7]。其中吸附法具有操作简便、经济可行、适应范围广、处理效果好等优点，得到了广泛的应用。要得到好的吸附效果，必须具有性能优良的吸附材料，近年来一类来自于植物的天然多酚类化合物在材料制备和应用领域引起了广泛关注。单宁酸是一种多酚类化合物，广泛分布在一些植物的组织中，如五倍子，蚕豆，橡树等。单宁酸多酚羟基的结构赋予它一系列独特的化学特性和生理活性,如能与蛋白质、生物碱、多糖结合,使其物理化学行为发生变化。单宁酸的多个邻位酚羟基结构,可以作为一种多基配体与金属离子发生络合反应。此反应可以使单宁酸很容易的沉积在多种基质的表面形成聚合物薄膜[8]，然而单宁酸和金属离子之间的配位反应受酸度影响很大，在酸性条件下会脱稳，影响其在吸附方面的应用。由于单宁酸具有大量的酚羟基，酚醛树脂的制备给了我们很大的启示，如果能够将跟金属离子络合后剩余的酚羟基用甲醛交联，无疑可以大大提高单宁酸聚合物的稳定性。因此，我们在此理论基础上采用一锅水热法成功地合成了Fe3+和甲醛双交联的单宁酸聚合物，并在此过程中加入半胱氨酸作为杂原子源，可以得到一种能够去除重金属离子和有机染料的吸附剂。在半胱氨酸掺杂的条件下，采用Fe3+和甲醛双交联的方式制备出的聚单宁酸纳米复合材料，稳定性强，拥有丰富的螯合基团。相比于其他类型的纳米材料，聚单宁酸复合材料的一个突出的优势在于单宁酸是来自于植物的天然多酚类化合物，作为吸附材料的前驱体，具有绿色环保的优点，能有效地避免的环境二次污染的问题。[1]Chavan,A.A.,etal.,ElastomericNanocompositeFoamsfortheRemovalofHeavyMetalIonsfromWater.ACSAppliedMaterials&Interfaces,2015.7(27):p.14778-14784.[2]Peng,N.,etal.,SuperabsorbentCellulose–ClayNanocompositeHydrogelsforHighlyEfficientRemovalofDyeinWater.ACSSustainableChemistry&Engineering,2016.4(12):p.7217-7224.[3]Baltus,R.E.,etal.,FreeDiffusivityofIcosahedralandTailedBacteriophages:Experiments,Modeling,andImplicationsforVirusBehaviorinMediaFiltrationandFlocculation.EnvironmentalScience&Technology,2017.51(3):p.1433-1440.[4]Gawande,M.B.,etal.,CuandCu-BasedNanoparticles:SynthesisandApplicationsinCatalysis.ChemicalReviews,2016.116(6):p.3722-3811.[5]Modarresi,S.andM.M.Benjamin,InsightsandModelforUnderstandingNaturalOrganicMatterAdsorptionontoMixedAdsorbents.EnvironmentalScience&Technology,2018.52(11):p.6343-6349.[6]Zheng,J.,etal.,DevelopmentofanElectrochemicalCeramicMembraneFiltrationSystemforEfficientContaminantRemovalfromWaters.EnvironmentalScience&Technology,2018.52(7):p.4117-4126.[7]Zou,H.,etal.,One-dimensionalperiodicmesoporousorganosilicahelicalnanotubeswithamphiphilicpropertiesfortheremovalofcontaminantsfromwater.JournalofMaterialsChemistryA,2016.4(11):p.4145-4154.[8]Ejima,H.,etal.,One-stepassemblyofcoordinationcomplexesforversatilefilmandparticleengineering.Science,2013.341(6142):p.154-7.
技术实现思路
本专利技术制得的半胱氨酸掺杂的Fe3+和甲醛双交联的单宁酸聚合物(Fe3+-TA-HCHO)纳米复合材料，兼得了纳米材料的大比表面积，双交联的稳定结构，单宁酸和半胱氨酸丰富的官能团。制备吸附材料时单宁酸作有机配位体，三价铁和甲醛作交联剂，半胱氨酸作杂原子源，应用一锅水热法制备出聚单宁酸复合材料。要从水样中吸附污染物，需将制得的纳米吸附剂均匀分散在水溶液中，平衡一段时间，随后采用离心的方法吸附剂分离出来。Fe3+-TA-HCHO纳米吸附剂在对水体中阳离子污染物亚甲基蓝、铅、汞污染物的吸附分离方面有很好的应用前景。与文献报道的去除亚甲基蓝、Hg2+、Pb2+的方法相比，该方法具有如下优点：1.材料制备简单，原料廉价易得，制备过程环境友好。不需要复杂的反应过程，特殊设备和苛刻的反应条件。单宁酸和Fe3+在室温和中性水溶液中即可完成，无需有机溶剂。2.材料采用Fe3+和HCHO双交联的方式制备，大大提高了材料的稳定性。3.在大部分的酸度条件下，材料表面带负电荷，能够选择性的吸附溶液中的阳离子污染物。4.由于材料是单分散的纳米结构，表面积大，具有大量的酚羟基及氨基和巯基，对重金属Hg2+和Pb2+具有很高的吸附容量。一、Fe3+-TA-HCHO纳米材料的制备。制备过程如下：将18mL的乙醇和45mL的蒸馏水混合在一支三口烧瓶中，然后在70℃的回流条件下加入0.16g的无水FeCl3。随后，加入0.6g半胱氨酸搅拌1h。然后，继续加入0.6g的单宁酸持续搅拌0.5h。接下来，加入0.6mL甲醛和0.3mL氨水，在回流条件下混合搅拌连续24小时。产生的混合物置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100℃中加热反应24小时。冷却到室温时，产生的黑色产物转移处理并用水冲洗多次，干燥后备用。通过一锅法反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制备了一种具有独特理化性质的纳米材料——半胱氨酸掺杂的Fe

【技术特征摘要】
1.制备了一种具有独特理化性质的纳米材料——半胱氨酸掺杂的Fe3+和甲醛双交联的单宁酸聚合物(Fe3+-TA-HCHO)纳米复合材料。2.按照权利1所述，该技术制得的纳米复合材料以单宁酸为单体，以Fe3+和甲醛为双交联剂，半胱氨酸为杂原子源。3.根据权利1的要求，以一锅水热法制备Fe3+-TA-HCHO纳米复合材料，具体操作：将18mL的乙醇和45mL的蒸馏水混合在一支三口烧瓶中，然后在70℃的回流条件下加入0.16g的无水FeCl3；随后，加入0.6g半胱氨酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张升晓，刘杏杏，陈厚，张媛媛，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37