[發(fā)明專利]磺酸基化共軛微孔聚合物、制備方法及其應(yīng)用

有效

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• 申請(qǐng)日: 2019-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN112791709B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝阿明;趙瑋;焦穎芝;吳利鵬;莊秋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/26
• 分類號(hào): B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發(fā)明公開了一種磺酸基化共軛微孔聚合物、制備方法及其應(yīng)用。所述的磺酸基化共軛微孔聚合物通過將共軛微孔聚合物PTP或PPh與氯磺酸進(jìn)行磺化反應(yīng)，引入磺酸基制得。本發(fā)明采用的共軛微孔聚合物具有微孔和介孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，活性位點(diǎn)多，磺酸基化共軛微孔聚合物在水中具有良好的分散性，可以和陽離子染料快速接觸，明顯縮短染料廢水處理時(shí)間，快速去除水中陽離子染料。本發(fā)明的磺酸基化共軛微孔聚合物對(duì)于亞甲基藍(lán)染料的去除率最高可達(dá)到99.9％，最大吸附量可達(dá)1650mg/g，且制備簡(jiǎn)單，吸附劑可通過過濾直接快速高效分離，可用于處理染料廢水。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磺酸基化共軛微孔聚合物、制備方法及其在處理陽離子染料廢水中的應(yīng)用，屬于吸附材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)在各行業(yè)廣泛使用的染料大都是經(jīng)人工合成的芳胺類化合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難以通過生物降解等自然手段去除，具有毒性，誘變性甚至致畸、致癌變作用。現(xiàn)有的處理有機(jī)染料污染物的方法主要為化學(xué)氧化、生物降解、膜分離技術(shù)、吸附法和混凝沉降等。其中，吸附法因其操作簡(jiǎn)便，成本較低，去除染料廢水效率高等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。

近年來，隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，磁性復(fù)合材料、碳基材料((氧化)石墨烯、碳納米管等)、多孔材料(微孔分子篩等)在去除染料污染方面都有廣泛應(yīng)用。與其他常見的吸附劑所不同的是，多孔材料具有很高的比表面積、尺寸小、易于功能化等優(yōu)點(diǎn)，可處理污染廢液量較大，并且能夠通過過濾分離操作簡(jiǎn)便。因此，具有獨(dú)特孔結(jié)構(gòu)和高比表面積的商業(yè)多孔材料越來越多的被用于污水或廢水中的染料吸附研究。微孔分子篩(如ZSM-5，NH4-Beta，MCM-22)及其改性材料在用于去除廢水中的染料的研究亦有報(bào)道，且對(duì)亞甲基藍(lán)、結(jié)晶紫和羅丹明B等陽離子染料都表現(xiàn)出了較好的吸附性能。但分子篩類的多孔材料其制備溫度較高，制備較為繁瑣，在一定程度上限制了其應(yīng)用。

共軛微孔聚合物是一類具有高比表面積的多孔材料。其合成過程簡(jiǎn)便，制備溫度較低，其孔結(jié)構(gòu)以及共軛結(jié)構(gòu)使其在催化、氣體分離、能量存儲(chǔ)等方面廣泛應(yīng)用。其中，聚芘共軛微孔聚合物(PTP)和聚苯共軛微孔聚合物(PPh)已被應(yīng)用于光催化，但因其親水性較差，未能應(yīng)用于廢水中的染料處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決染料廢水污染去除時(shí)吸附劑吸附時(shí)間過長且共軛微孔聚合物親水性較差的問題，提供一種磺酸基化共軛微孔聚合物、制備方法及其在處理陽離子染料廢水中的應(yīng)用。該磺酸基化共軛微孔聚合物吸附速度快、效率高。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

磺酸基化共軛微孔聚合物的制備方法，具體步驟如下：

將聚芘共軛微孔聚合物(PTP)或聚苯共軛微孔聚合物(PPh)超聲分散在二氯甲烷中，0℃下加入過量的氯磺酸，室溫下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入冰塊中，過濾分離得到沉淀產(chǎn)物，用水反復(fù)洗滌，真空干燥后得到磺酸基化共軛微孔聚合物(CPTP或CPPh)。

優(yōu)選地，所述的聚芘共軛微孔聚合物或聚苯共軛微孔聚合物在二氯甲烷中的分散濃度為10mg/mL。

優(yōu)選地，所述的超聲功率為400W，超聲時(shí)間為5～10min。

優(yōu)選地，所述的聚芘共軛微孔聚合物或聚苯共軛微孔聚合物與氯磺酸的用量比為100mg：1mL。

優(yōu)選地，所述的攪拌反應(yīng)時(shí)間為3天以上。

優(yōu)選地，所述的干燥溫度為40～60℃。

本發(fā)明還提供上述制備方法制得的磺酸基化共軛微孔聚合物。

本發(fā)明同時(shí)提供上述磺酸基化共軛微孔聚合物在陽離子染料廢水處理中的應(yīng)用，具體為在含陽離子染料廢水中加入磺酸基化共軛微孔聚合物，在室溫條件下攪拌20～100min，完成染料廢水處理。

優(yōu)選地，所述的陽離子染料為亞甲基藍(lán)或結(jié)晶紫等。