[發明專利]水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑及其制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201711127099.1
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107902739B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 劉鋒;彭琦;陳燕舞;洪丹;張浥琨;郭志杰;唐秋實;霍應鵬
• 申請（專利權）人: 順德職業技術學院
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56;C02F1/52;C08G81/02;C02F101/20;C02F101/30;C02F103/14
• 代理公司: 佛山市科順專利事務所 44250
• 代理人: 梁紅纓

1.一種水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑，其特征在于包括1～10份的聚合物主鏈聚羥乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～100份的陽離子型高分子側鏈前驅體聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（PDMC-COOH）、5～30份的功能高分子側鏈前驅體聚合物末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺（PNVF-COOH）、100～500份的水、1～5份的催化劑即N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)、1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亞胺碘甲烷鹽(EDC·CH₃I)、1～10份的氫氧化鈉及20～80份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD）；

所述聚合物主鏈聚羥乙基丙烯酰胺（PHEMAA）通過普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHEMAA聚合物主鏈；

所述陽離子型高分子前驅體聚合物PDMC-COOH采用偶氮二氰基戊酸為引發劑通過普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（PDMC-COOH）聚合物；

所述功能高分子側鏈前驅體聚合物PNVF-COOH采用偶氮二氰基戊酸為引發劑通過普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺（PNVF-COOH）聚合物；

所述乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD）的合成方法是：將40～80份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸和40～80份的乙酸酐溶解于50～100份的2-甲基吡啶中，控制于50～70℃，反應20～40小時，獲得乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐；

以上均為質量份數。

2.根據權利要求1所述的水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑的應用，其特征在于將0.1～1份的水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑加入到100～1000份的廢水中，常溫下攪拌1～5分鐘，調節pH至2～5，廢水中陰離子染料分子與水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑的陽離子型側鏈PDMC發生靜電吸附，廢水中重金屬離子與水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑的螯合型側鏈PVAEGTANa發生螯合吸附，再加入0.01～0.1份的助沉降劑，常溫下攪拌1分鐘，助沉降劑的過量金屬離子將進一步快速與水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑的螯合型側鏈PVAEGTANa發生螯合交聯沉淀反應，10秒內生成粒徑大于100 μm的絮體沉淀，可快速實現去除廢水中的陰離子染料及絡合型重金屬離子，以上均為質量份數。

3.根據權利要求2所述的水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑的應用，其特征在于所述助沉降劑為氯化鈣、硫酸鎂、氯化亞鐵、三氯化鐵、三氯化鋁的一種或兩種以上的任意組合。

4.一種水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑的制備方法，其特征在于將1～10份的聚合物主鏈聚羥乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～100份的陽離子型高分子側鏈前驅體聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（PDMC-COOH）和5～30份的功能高分子側鏈前驅體聚合物末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺（PNVF-COOH）混合溶于100～500份的水里，加入1～5份的催化劑即N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)和1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亞胺碘甲烷鹽(EDC·CH₃I)，控溫于50～80℃，進行酯化反應10～70小時，獲得聚羥乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨-無規-聚N-乙烯胺基甲酰胺）(PHEMAA-g-(PDMC-r-PNVF))；再加入1～10份的氫氧化鈉，控溫于50～80℃，進行水解反應12～48小時，獲得聚羥乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨-無規-聚乙烯胺）（PHEMAA-g-(PDMC-r-PVA）)；再加入20～80份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD），進行酰基化反應12～48小時，獲得聚羥乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨-無規-聚乙烯胺基乙二醇二乙醚二胺四乙酸鈉）(PHEMAA-g-(PDMC-r-PVAEGTANa))即水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑，以上均為質量份數。

5.根據權利要求4所述的水溶性三元螯合聚合物分子刷陰離子染料捕捉劑的制備方法，其特征在于所述聚羥乙基丙烯酰胺（PHEMAA）的聚合度為10～200，所述陽離子型高分子側鏈前驅體聚合物PDMC-COOH及功能高分子側鏈前驅體聚合物PNVF-COOH的聚合度均為10～200，陽離子高分子側鏈PDMC的接枝率為1～80%及螯合型高分子側鏈PVAEGTANa的接枝率為1～20%。