[發明專利]改性聚苯胺-坡縷石復合吸附劑的制備及應用

有效

• 申請號: 201310071924.6
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103111272A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 王其召;惠娟;李佳佳;安寧;尚盼;賈永明;白燕;康海玲;柳櫻華;王煜晟;王榮方;雷自強
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 張英荷

技術領域

本發明屬于高分子復合材料技術領域，涉及一種坡縷石-改性聚苯胺復合吸附劑的制備方法，主要用于吸附工業污水中的陰離子染料。

背景技術

由于近年來紡織業的快速發展使得染料廢水的處理成為擺在人們面前的一個亟待解決的問題。染料廢水因其成分復雜、色度深、有機污染物含量高、可生化性差、難降解等特點成為工業處理的難點。同時廢水中的染料還會造成水體富營養化或通過氧化、水解等化學反應形成致癌的副產物。目前對于染料廢水的處理有吸附法、光催化法、生物降解法等。吸附法是其中處理效果最為明顯，使用最為廣泛的方法之一。目前粉煤灰、生物污泥等工業廢物能吸附印染廢水中的染料，并取得了較好的效果。但這些物質中含重金屬污染物，易發生二次污染。聚苯胺雖然具有選擇性吸附能力，但是相對于活性炭和蒙脫土等常用吸附材料，其吸附量較小，吸附能力有限。

CN102430399A提供了一種改性聚苯胺-坡縷石復合吸附劑，其以十二烷基苯磺酸鈉等含有磺酸基的表面活性劑，將苯胺單體改性聚合后再與坡縷石復合，利用兩者的協同作用，得到的復合型吸附劑對工業污水中陽離子染料具有較強的吸附能力，但是對陰離子染料幾乎沒有吸附能力。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種改性聚苯胺-坡縷石復合吸附劑的制備方法。

本發明的另一目的是提供上述方法制備的改性聚苯胺-坡縷石復合吸附劑在吸附工業污水中陰離子染料的應用。

（一）改性聚苯胺-坡縷石復合吸附劑制備

本發明改性聚苯胺-坡縷石復合吸附劑制備方法，是在濃度為?4~6?mol/L的鹽酸溶液中加入對甲苯磺酸，攪拌形成混合溶液；加入甲苯磺酸質量0.1~3倍的苯胺單體，攪拌3~8小時；再加入苯胺單體質量1~4倍的引發劑過硫酸銨，攪拌3~8小時；然后加入苯胺單體質量1~8倍的坡縷石黏土，攪拌2~9小時；抽濾，洗滌固體沉淀；烘干、研磨，得到改性聚苯胺-坡縷石復合型吸附劑。

所述混合溶液中，對甲苯磺酸的摩爾量為鹽酸的2~9倍。

為了使聚苯胺充分聚合，提高其產率，在加入引發劑過硫酸銨后，先調整混合溶液的pH=0.5~1.0，再攪拌3~8小時。

所述坡縷石黏土是經無機酸改性處理的坡縷石黏土。

下面通過紅外光譜和熱重曲線對本發明的改性聚苯胺吸附劑的結構進行說明。

1、紅外光譜

圖1為本發明不摻雜坡縷石的改性聚苯胺與摻雜坡縷石的改性聚苯胺吸附劑的紅外光譜對比圖。從圖1改性聚苯胺復合材料的紅外光譜圖中的1570.1?cm^-1,?1481.3?cm^-1,?1300.0?cm^-1,?1240.2?cm^-1,?1116.8?cm^-1和802.4?cm^-1處出現的特征峰分別是醌式結構N=Q=N特征振動、苯式結構N-B-N特征振動、聚苯胺骨架C-N伸縮振動、摻雜態聚苯胺C-N伸縮振動、質子化過程引起的C-H平面內伸縮振動和C-H面外彎曲振動吸收峰，均為摻雜態聚苯胺的特征峰。同時C-H平面內伸縮振動和C-H面外彎曲振動吸收峰的存在說明復合材料的PANI是由對位聚合生成的。從圖1?可以看出除了有聚苯胺的特征峰以外在1658?cm^-1處還有了坡縷石的特征峰，說明PANI-坡縷石中是有坡縷石的摻雜的。

2、掃描電鏡

圖2為改性聚苯胺圖（a）與摻雜坡縷石的改性聚苯胺圖（b）的掃描電鏡對比圖。圖（a）中我們可以看出改性聚苯胺是由許多小顆粒團聚在一起的塊狀，而圖（b）中的摻雜坡縷石的改性聚苯胺，在塊狀的改性聚苯胺中摻雜著片狀的坡縷石。

3、XRD

圖3為摻雜坡縷石的改性聚苯胺、改性聚苯胺和坡縷石的XRD對比圖。從圖3中可以看出坡縷石摻雜的改性聚苯胺在15~30度的范圍內出現了坡縷石的對應特征峰，進一步證明了坡縷石摻雜的改性聚苯胺含有坡縷石。

（二）改性聚苯胺-坡縷石復合吸附劑的吸附性能

1、對陰離子染料的吸附試驗

分別稱取80?mg吸附劑三份，分別投入初始濃度為100?mg/L的100?ml剛果紅溶液、橙黃G溶液、茜素綠溶液中，攪拌吸附4小時后，離心分離吸附劑后，用紫外分光光度計（TU-1901型）測量各溶液中陰離子染料的濃度，并計算吸附率。具體結果見表1。

表1為本改性聚苯胺-坡縷石復合吸附劑對陰離子染料的吸附性能