[發明專利]一種聚苯胺基復合功能材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810315187.2
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108530935B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 高冠道;丁杰;潘丙才;蒲良桃;王炎鋒;劉振威;任志遠;董上上;喻安晴
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C08L101/12
• 分類號: C08L101/12;C08L79/02;C08G73/02;B01J20/26
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 蔣海軍

本發明公開了一種聚苯胺基復合功能材料、制備方法及應用，屬于廢水處理領域。該材料的制備方法包括以下步驟：1)苯胺單體的提純；2)苯胺單體分散：移取提純后的苯胺單體分散水中，室溫攪拌，得到苯胺單體分散液；3)混合：稱取樹脂，乙醇浸泡、水洗后，置入步驟2)中的苯胺單體分散液中、攪拌，得到混合液；4)氧化劑的配制；5)將氧化劑滴加到步驟3)中的混合液中，滴加完畢后，靜置攪拌，產物過濾、醇洗、水洗至中性、干燥。該復合功能材料不僅可以吸附廢水中的六價鉻，且可進一步將六價鉻還原轉化為三價鉻，實現含鉻廢水的脫毒處理及資源化回收利用；克服了聚苯胺納米粉體不便于水體應用的缺陷，便于大規模生產應用。

技術領域

本發明屬于水污染處理領域，涉及水中六價鉻的還原和吸附去除，具體涉及一種聚苯胺基復合功能材料、制備方法及應用。

背景技術

鉻及其化合物在現代工業應用廣泛，油墨、染料、電鍍以及鉻法制革等工業都離不開鉻化合物，這些工業排放的廢水中會含有數量不同的鉻。鉻在水中以六價(Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-三價(CrO^2-,Cr³⁺)離子形態存在，工業廢水中主要以六價形態存在。人在飲用被鉻污染的水后可以引起腸胃痛和腸胃功能紊亂等疾病甚至致癌和致畸變。另外鉻對水體魚類、微生物及某些農作物的生長也有抑制作用，從而會影響水的利用和水體的自凈功能。國家環保部門將含鉻廢水列為一類污染物，嚴格控制含鉻廢水的直接排放。因此，對于六價鉻的處理一直是國內外環境領域的研究熱點。

目前，工業上對含六價鉻的廢水的處理辦法主要包括離子交換法、電化學法、反滲透法和吸附法等方法，其中吸附法由于操作簡便、安全、設備簡單等優點，應用最為廣泛。上述處理方法均存在一定的局限，如去除量低、二次污染嚴重等嚴重問題。目前來說，研究較多的吸附劑主要有炭質吸附劑和有機聚合物等，但是大多數吸附劑仍處于實驗室研究階段，因此開發吸附效果好、便于實際生產應用的用于鉻的吸附去除的吸附劑是處理含鉻廢水的一個重要的方向。

聚苯胺作為一種新型的導電聚合物，其分子中含有大量的氨基亞氨基功能基團，它們對金屬離子具有良好的絡合作用，同時這些氨基亞氨基還具有還原性，可以與一些氧化還原電位高的金屬離子發生氧化還原反應，同時由于其具有很好的耐溶劑性能，故而可以廣泛的應用于各種復雜的環境條件。已有的研究表明，聚苯胺對于六價鉻具有相對較高的吸附容量，是較優的除鉻吸附劑，同時聚苯胺上的亞氨基功能團還可以有效的還原六價鉻為毒性較低的三價鉻。為了提高聚苯胺對鉻的吸附能力，各種載體如粘土、納米纖維、磁性納米粒子等被用于聚苯胺的載體制備聚苯胺復合材料，但是這類復合材料仍是以分散性的分散材料，仍是不利于聚苯胺在實際水體中的應用。

現有技術中，聚苯胺的制備方法一般為：將苯胺單體在酸性溶液中分散，保持低溫緩慢加入配置好的氧化劑。為了更好的發揮聚苯胺在環境中的應用，現有技術中已存在聚苯胺相關材料的研究，如中國專利申請號CN201110205090.4，公開日期為2012.02.15的申請案公開了一種利用聚苯胺改性凹凸棒土去除水中六價鉻的方法，該申請案的方法首先在冰水浴的條件下，將苯胺和對苯二胺溶于濃度為1mol/L的鹽酸溶液中，再加入凹凸棒土，攪拌均勻；然后，將過硫酸銨溶于另外的濃度為1mol/L的鹽酸溶液中；最后，將前兩步得到的溶液混合進行聚合反應后，室溫靜置，之后過濾，洗滌，干燥，得到聚苯胺改性的凹凸棒土復合微粒，將制得的聚苯胺改性的凹凸棒土復合微粒與待去除六價鉻的水按質量比為1：800～5000混合，能夠有效去除六價鉻初始濃度為2.5～35mg/L的廢水中的六價鉻，本發明克服了現有吸附方法存在的吸附劑吸附容量小、吸附速率低和吸附效率差的缺點，有效控制了六價鉻對水體所造成的污染與危害。然而該申請案的方法還存在以下缺陷：1)聚苯胺改性的凹凸棒土復合微粒仍是以粉體形式應用，不便于投入大規模實際使用；2)聚苯胺改性的凹凸棒土復合微粒對水體中六價鉻的吸附容量還有待提高；3)該申請案并未研究聚苯胺改性的凹凸棒土復合微粒對六價鉻的還原能力。