[发明专利]一种选择性凝胶化苯胺(或取代苯胺)的有机小分子凝胶剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够选择性凝胶化的有机小分子凝胶剂，特别是一种能够选择性凝胶化苯胺(或取代苯胺)与水混合物中苯胺(或取代苯胺)溶剂的有机小分子凝胶剂及利用其处理高浓度苯胺(或取代苯胺)废水，属于超分子化学领域。

背景技术

有机小分子凝胶是有机小分子凝胶剂(low-molecularmass organic gelators，LMOGs)在有机溶剂或水中自发地聚集、组装成有序结构，进而使整个体系凝胶化成为热可逆的软性材料。凝胶的形成是凝胶剂分子的自组装过程，也是凝胶剂分子和溶剂相互作用的结果。有机小分子凝胶一般是由很少量的有机小分子凝胶剂通过分子间的非共价相互作用(氢键力、静电力、范德华力以及π-π相互作用等)将大量的有机溶剂分子或水分子固定在凝胶的网络中，使体系形成果冻状的结构，这些热可逆的软性材料在流变学行为上与固体相似。可根据需要在小分子凝胶剂结构上引入可调控基团或可反应基团。与传统的由共价键交联而形成的三维网状结构的高分子或生物凝胶不同，有机小分子凝胶具有热可逆性和对外部环境变化的敏感特性。由于有机小分子凝胶剂具有确定的分子量，分子结构易于设计和修饰，且有机凝胶在微观结构上具有显著分散性、热可逆性、对溶剂的化学敏感性以及聚集体的结构特殊性等使得其在催化、化学传感、药物传递和纳米无机材料模板等方面具有一定的应用价值。已有报道(Bhattacharya，S.et al.Chem.Commun.2001，185；R.Trivedi，D.et al.Chem.Eur.J.2004，10，5311；Debnath，S.et al.Chem.Eur.J.2008，14，6870；Xue，M.et al.Tetrahedron，2009，65，3369；Jadhav，S.R.et al.Angew.Chem.，Int.Ed.2010，49，7695)利用有机小分子凝胶剂对油和水的选择性凝胶化来分离油水混合物，或利用有机小分子凝胶剂对甲苯等芳烃和水的选择性凝胶化来分离甲苯等芳烃与水混合物。现有技术中，能够选择性凝胶化苯胺或取代苯胺类溶剂与水的混合物中苯胺或取代苯胺类溶剂的有机小分子凝胶剂，尚未见报道。

含苯胺类物质的废水一般污染物浓度高、毒性大，对环境污染十分严重。目前国内外处理苯胺类废水的方法主要有物理法(吸附法、溶剂萃取法)、化学法(氧化法、微电解法)、生物法等。化学方法处理含苯胺类物质废水的成本较高，将有机物分解，不利于资源的循环利用。由于苯胺类物质的生物降解性差，现有的生化处理系统难以有效去除污染。由于成本低及资源可再生利用等特点，采用物理法处理技术具有很大的发展潜力，但常规的吸附剂或者存在吸附剂再生费用高，且再生后的吸附性能下降；或者存在吸附选择性差，导致吸附的物质难以回收利用等。溶剂萃取也存在溶剂损失和由此引起的二次污染问题。因此，对含苯胺类物质的废水寻找新的物理处理技术已成为一种发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种选择性凝胶化苯胺(或取代苯胺)的有机小分子凝胶剂，它既能够凝胶化苯胺或取代苯胺类溶剂，又能够选择性凝胶化苯胺或取代苯胺类溶剂与水的混合物中苯胺或取代苯胺类溶剂。

本发明的目的还在于提供用该有机小分子凝胶剂来处理高浓度含苯胺(或取代苯胺)废水的方法，可以较大程度的提高废水中的苯胺或取代苯胺去除率和回收率，使得处理后的废水经适度处理后能够达标排放，并且回收苯胺或取代苯胺后，有机小分子凝胶剂可以循环利用。

为实现上述发明目的，本发明提供的一种选择性凝胶化苯胺(或取代苯胺)的有机小分子凝胶剂的分子结构通式如下：

式中R¹、R²、R³是相同或不同的基团，分别为具有12-21个碳原子的直链或支链烷基；R⁴为具有1-21个碳原子的直链或支链烷基，也可以是环烷基或取代环烷基，也可以是苯基或取代苯基。

本发明所述有机小分子凝胶剂凝胶化过程测试的典型方法是：在试管中将有机凝胶剂和溶剂以一定的比例(有机小分子凝胶剂(w)与溶剂(v)的比例一般为1-10克/升)混合并加热至有机凝胶剂完全溶解，把所得到的溶液冷却，如果将试管倒置，管口向下，观察不到有溶液渗出或流下，并且在轻轻晃动时没有破坏的产物，即认为形成了凝胶。