[发明专利]一种复合氧化体系氧化制备聚间苯二胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合氧化体系的聚间苯二胺化学氧化合成方法。

背景技术

近年来，众多学者关注于导电性聚芳香胺尤其是聚苯胺及其衍生物的研究。作为聚苯胺主要衍生物之一，聚间苯二胺相比聚苯胺具有更为优异的热稳定性和耐溶剂性。同时，有研究表明聚间苯二胺可作为一种新型高效的多功能吸附材料，包括对铬离子、铅离子、汞离子等都表现出优异的吸附性能。因此，近年来聚间苯二胺的合成及其应用引起越来越多研究者的重视。

目前，聚间苯二胺的合成方法主要分为电化学法和化学氧化合成法。电化学合成法是在含有间苯二胺电解质溶液中，选择适当的电化学条件，使间苯二胺在阳极上发生氧化聚合反应，生成黏附于电极表面的聚间苯二胺薄膜或是沉积在电极表面的聚间苯二胺粉末。此法合成的聚间苯二胺一般用作为特殊功能材料，如生物传感器。而化学氧化聚合方法是指在一定的介质中，通过加入氧化剂，氧化间苯二胺单体，达到聚合的目的。所用氧化剂可为过硫酸铵、重铬酸钾、碘化钾、氯化铁等。其中，过硫酸铵氧化能力强，是最常用的氧化剂。由于化学氧化法步骤简单，产率高，成本低，适于工业化，因而得到广泛关注。

但目前化学氧化法仍然存在较大的不足，主要表现在在保证较高收率时，其合成产物氧化程度难以有效调节，影响其吸附性能的改善；而且以过硫酸铵为氧化剂时，合成聚间苯二胺的产率最高只能达到70％左右；同时在反应过程中会分解产生大量的硫酸根离子，存在二次污染，影响后续净化工艺。

发明内容

本发明的目的是根据现有合成方法的不足，提供一种新型复合氧化体系合成聚间苯二胺的方法，该方法可大幅提高聚间苯二胺的产率，实现产物氧化程度的调控，并能改善其对酸性含铬废水的吸附处理能力。

本发明的目的是通过以下方式实现：

一种复合氧化体系氧化制备聚间苯二胺的方法，在间苯二胺水溶液中，逐滴加入过硫酸铵溶液进行预氧化，之后立即加入含Fe²⁺的溶液及双氧水溶液，氧化反应，过滤、洗涤即得聚间苯二胺。

所述的间苯二胺水溶液的质量百分比为5～20％，过硫酸铵与双氧水的总物质的量与间苯二胺的物质的量比为1∶0.5～2。过硫酸铵与双氧水的物质的量的比为1∶9～9∶1；双氧水与Fe²⁺的物质的量的比为1000∶1～100∶1。

氧化反应是在室温下搅拌反应24～48h。

预氧化和氧化反应温度均为25℃～45℃。

所合成的聚间苯二胺用于吸附脱除酸性废水中Cr(VI)，采用静态吸附法。将聚间苯二胺加入初始浓度为50～500mg.L^-1的六价铬离子的酸性溶液中，室温下搅拌反应8小时后，过滤。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供了一种聚间苯二胺合成的新型复合氧化剂体系。基于化学氧化合成法，采用APS-H₂O₂复合氧化体系，经过预氧化等阶段反应过程，实现聚间苯二胺的氧化合成。相比过硫酸铵氧化体系，复合氧化法不仅明显提高聚合产物的产率，而且合成产物氧化程度可控；同时过硫酸铵用量大幅削减，有利于降低工艺成本，减少反应过程二次污染。

(2)合成的聚间苯二胺产物应用于含铬酸性废水，其吸附性能大幅提升，对六价铬离子的吸附量可以达到450mg.g^-1以上，相比直接用氧化剂过硫酸铵制备的聚间苯二胺对六价铬离子的吸附量要高30％，且远高于现有的绝大部分六价铬离子吸附剂对六价铬离子的吸附量容量。特别地，合成的聚间苯二胺产物可以实现吸附过程Cr(VI)一步还原为Cr(III)，转化率接近80％，有效降低二次污染及后处理解毒成本。

本发明中，PmPD为聚间苯二胺，mPD为间苯二胺，APS为过硫酸铵，H₂O₂为双氧水。

附图说明

图1为实施例1～6及对比实施例1～2制备的聚间苯二胺的红外光谱图。

图2为实施例3制备的聚合物脱除Cr(VI)后的X射线光电子能谱分析(XPS)谱图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明，而非限制本发明。

实施例1