[發明專利]一種聚芳醚腈吸附劑的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201810494042.3
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108841001A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 宣啟波;張偉
• 申請（專利權）人: 煙臺泰成新材料有限公司
• 主分類號: C08G65/48
• 分類號: C08G65/48;B01J20/26;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/30
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 劉志毅

本發明公開了一種聚芳醚腈吸附劑的制備方法，包括配制聚芳醚腈水溶液，交聯金屬離子后制得該吸附劑等步驟；本發明的有益效果是：金屬離子與聚芳醚腈結構中的羧酸等活性基團交聯，得到能夠在水中穩定分散的聚芳醚腈吸附材料，聚芳醚腈結構中未反應的磺酸基團則協助聚芳醚腈在水中保持較強的親水性，聚芳醚腈吸附材料結構中大量的苯環易與染料分子結構中的大π鍵共軛結構發生π?π相互作用，形成較為穩定的結構，對染料具有極強的吸附性能，不會出現溶解度低分散不均勻導致吸附性差或者吸附后吸附劑團聚的問題，經過金屬離子交聯后的聚芳醚腈吸附材料強度高，具有可回收的特性。

技術領域

本發明涉及高分子材料，尤其涉及一種聚芳醚腈吸附劑的制備方法及應用。

背景技術

隨著現代工業的高速發展，染料被廣泛應用于造紙、紡織、橡膠、皮革、塑料、化妝品、印刷等領域。染料是一類主鏈上含有大π鍵共軛結構而側鏈上含有磺酸鈉(-SO₃Na)、羥基(-OH)等活性基團的化合物，穩定的主鏈結構決定了它們的顏色以及在光、熱和氧化劑作用下的強穩定性，側鏈上的活性基團則賦予它們在水中極佳的溶解性，而其結構上的特點都極大的增加了染料處理的難度。同時，大部分有機染料具有生物積累性，會誘發癌癥以及皮膚和呼吸器官過敏等各種疾病，因此，工業的高速發展產生的大量染料廢水給環境帶來了巨大威脅。目前，染料廢水的處理方法主要有化學沉降法、光催化降解法、生物法、離子交換法和吸附法等，大多數方法均具有一定的局限性，比如成本高、操作復雜、效率低、二次污染等。而采用吸附法處理廢棄染料時，吸附效果可以通過調節吸附條件和吸附材料而實現對不同種類廢水的處理，并且具有處理速度快、效率高和易于操作等優點。

聚芳醚腈作為一種以苯環和芳醚鍵為主鏈結構，強極性側基氰基為側鏈結構的新型高性能熱塑性特種高分子材料，苯環及氰基賦予其較高的力學強度、耐酸堿腐蝕等特性，而醚鍵則賦予其一定的親水性及加工柔韌性，此外，豐富多樣的原料來源以及成熟的合成技術使其具有出色的性能可調性。具有親水性網狀分子結構的吸水性高分子吸附劑具有能夠與陽離子和陰離子靜電作用的離子吸附樹脂的特點，通過分子設計制備具有一定結構特征與特征官能團的聚芳醚腈可以實現對染料的強吸附。相比于活性炭、碳納米管及生物吸附劑等其他吸附劑，聚芳醚腈吸附材料具有顯著的優點，如比表面積大、機械強度高、吸附容量大、再生簡單，可在不降低性能的情況下重復使用，節約成本等。研究發現，高吸水性樹脂中的網狀結構對吸水性有很大的影響，而未經交聯的樹脂基本上沒有吸附功能，經過少量交聯后，吸附能力則會成倍增加，但交聯后溶解能力會降低，在水中無法充分分散而影響吸附效果。

發明內容

本發明針對現有高分子樹脂未交聯吸附能力差，適度交聯后吸附能力增強但分散性降低的問題，提供一種聚芳醚腈吸附劑的制備方法及應用。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種聚芳醚腈吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟，

1)稱取一定質量的聚芳醚腈作為基體材料，將其溶解在水中配制濃度為10-100mg/ml的聚芳醚腈水溶液；

2)配制濃度為0.001-0.5mol/L的金屬離子的鹽溶液，按體積比1:1與步驟1)聚芳醚腈水溶液混合后磁力攪拌1min后進行離心分離，水洗3遍以去除未反應的聚芳醚腈和金屬離子，干燥后即制得聚芳醚腈吸附劑。

所述聚芳醚腈側鏈含有磺酸基或羧酸基，磺酸基和羧酸基均為親水基，可增加聚芳醚腈的水溶性。

所述金屬離子鹽溶液為ZrCl₄、AlCl₃或ZnCl₂的水溶液，高價金屬離子和聚芳醚腈形成螯合物，具有類似交聯聚合物的體型結構，具有較強的吸附能力。

本發明聚芳醚腈吸附劑可用來吸附廢水中的染料，聚芳醚腈分子鏈中大量的苯環易與染料分子中的大π鍵共軛結構發生π-π相互作用，形成較為穩定的結構。