[發明專利]一種利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法

有效

• 申請號: 201210538664.4
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN102976435A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 黃艷鳳;李穎;張紀梅;趙慶松
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/48
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

【技術領域】

本發明涉及利用磁性微球修復環境，特別是一種利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法。

【背景技術】

染料工業的發展為人類帶來豐富多彩的視覺享受的同時，也對人類及生態環境造成了嚴重的威脅。染料大多是以石油化工產品為主要原料，經人工合成的芳香胺類化合物，其化學性質穩定，生物可降解性低，具有潛在的毒性及致癌、致畸變作用。

據估計，染料每年的產量超過700,000噸，其中10%至15%被排放到廢水中，而我國的染料生產居世界首位，占世界總產量的45%。其造成的污染不可忽視。

工業染料廢水的處理及環境水中染料污染的去除越來越為人們所關注。因此各種生物降解及物理-化學方法，如絮凝、催化氧化、膜過濾和吸附等，都被用于染料廢水的處理，其中吸附去除法因其經濟、高效、操作簡便，應用最為廣泛。

近些年，隨著納米技術的迅猛發展，硅基材料、碳基材料（碳納米管、石墨烯等）、磁性材料以及磁性復合材料在染料的去污染方面都有應用。

磁性材料具有常規吸附劑所不具備的超順磁特性、小的尺寸、巨大的比表面積、表面易于功能化等一系列的優點，可以處理大體積污染溶液、易于操控、能夠快速進行磁分離而備受矚目。

通常，大部分水溶性染料在水溶液中都是以陰離子或陽離子形式存在的。例如，直接染料和酸性染料中都含有磺酸基和羧基基團，在水溶液中呈陰離子形式存在；而陽離子染料因其分子中含有陽離子而命名，在溶液中呈陽離子形式存在。倍受關注的一些毒性較大的蒽醌類、偶氮類以及三芳基甲烷類染料在溶液中一般都帶有一定的正負電荷。

針對這一特性，本發明合成了氨基及羧基功能化磁性微球并將其應用于染料污染的去除，這主要是基于靜電吸附機理，氨基功能化磁性微球由于表面帶有正電荷，可與帶有陰離子基團的染料發生靜電作用，從而使染料吸附于材料表面；同理，表面羧基化的磁性微球，由于帶有負電荷可以與陽離子染料發生靜電作用而產生吸附效果。我們有針對性地選擇4種紡織染料（還原藍、直接紫、亞甲基藍、天青）進行吸附測試，研究氨基及羧基功能化磁性微球對其吸附作用，由此提供一種經濟、快速、高效地染料污染去除的方法。

【發明內容】

本發明的目的是針對為了解決染料污染去除時，通常使用的吸附劑需要長時間吸附、分離困難以及吸附效率低等弊端，提供一種利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，該方法可實現快速、高效吸附，并無需離心、過濾等手段即可回收吸附劑，從而提供一種經濟、快速、高效地染料污染去除的方法。

本發明的技術方案：

一種利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，用于蒽醌類、偶氮類和三芳基甲烷類有毒染料污染的去除，其中氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團的染料的污染去除，其發生靜電作用并使染料吸附于材料表面，羧基功能化磁性微球用于帶有陽離子基團的染料的污染去除，其發生靜電作用并使染料吸附于材料表面。

所述蒽醌類、偶氮類和三芳基甲烷類有毒染料包括還原藍、直接紫、亞甲基藍和天青。

所述氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團的染料的污染去除，方法是：取濃度為10-100mg/L染料溶液10mL，以濃度為1.0mol/L的HCl溶液調節pH至3-6，加入氨基功能化磁性微球1-10mg于搖床振蕩，10s-10min后以外部磁鐵進行磁分離，染料溶液即可變澄清。

所述羧基功能化磁性微球用于帶有陽離子基團的染料，方法是：取濃度10-100mg/L染料溶液10mL，以濃度為1.0mol/L的NaOH溶液調節pH至8-11，加入羧基功能化磁性微球1-10mg于搖床振蕩，10s-10min后以外部磁鐵進行磁分離，染料溶液即可變澄清。

本發明的優點及效果：該方法利用靜電作用機理，提供一種經濟、快速、高效、簡便的染料污染去除方法，氨基及羧基功能化磁性微球法制備成本低廉、方法簡便且可大批量生產；在適宜的條件下，功能化磁性微球能夠快速、高效地去除染料污染，無需離心、過濾等等復雜操作，利用外部磁鐵即可迅速分離吸附材料，對于染料工業廢水及環境中染料污染的去除具有重要的意義。

【附圖說明】

圖1為氨基功能化磁性微球的電鏡圖。

圖2為羧基功能化磁性微球的電鏡圖。

【具體實施方式】

以下通過幾個具體的實施例對本發明的技術方案作進一步描述。

實施例1：

一種利用氨基功能化磁性微球去除染料污染的方法，將氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團的染料的污染去除，其發生靜電作用并使染料吸附于材料表面，步驟如下：