[发明专利]一种吸附剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着科学技术的发展，水污染问题变得越来越严重，其中染料污染已成为当前最重要的水体污染源之一。纺织、造纸和塑料等许多行业在生产过程中排放大量的染料废水。这些污染物具有高生物需氧量(BOD)、高化学需氧量(COD)、高毒性等特点，并且多数染料具有复杂的芳香结构，导致其性质稳定难以降解。因此，如何有效地处理染料废水是一个非常重要且亟待解决的问题，这些染料废水在排放前必须经过处理。

通常使用物理或化学方法对染料废水进行处理。其中包括吸附、絮凝浮选、电絮凝、膜过滤、电动混凝、离子交换、光催化降解、辐射、沉降、生物处理和臭氧化处理等方法。但是，这些染料污水处理技术通常有一些缺点，如产生二次污染，费用较为昂贵等。在这些处理方法中吸附法因其效率高，操作简便和能源消耗低成为应用最为广泛的方法之一。

现有的吸附剂主要是环糊精，环糊精是一类分子构型较为特殊的物质，其结构中含有多个具有反应活性的-OH官能团，具有“外亲水、内疏水”的特征，能自发地捕获极性介质中埃尺度的疏水型有机分子，如芳香化合物、染料等，因此是对水中污染物进行吸附的优良材料。

但环糊精易溶于水，且包合物不易分离，故必须经聚合后才能作为优良的吸附剂。环糊精经聚合后，既保持了其包结、自动识别的能力，又兼具高聚物良好的机械强度，较好的稳定性和化学可调性等，从而引起越来越多的关注。

现有的环糊精经聚合后制备的吸附剂对亚甲基蓝的吸附量少且水溶性差，达不到理想的效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种吸附剂的制备方法，将环糊精末端接上氨基，再将其与聚丙烯酸加入到氧化石墨烯分散液中发生反应，一步法制备表面接枝的氧化石墨烯功能纳米材料。该材料不仅保持了环糊精分子所特有的包合性，与染料分子形成包合作用；还结合了高分子材料和纳米材料的特点，使功能基团在高分子材料和纳米材料表面相对集中，与阳离子染料之间产生作用力，能快速有效的处理染料废水。

本发明还提供了一种吸附剂的应用，在染料废水吸附方面的应用。

一种吸附剂的应用，在亚甲基蓝吸附方面的应用。

一种吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)环糊精末端接上氨基

a、将β-CD溶解在去离子水中，再加入氢氧化钠溶液，溶液澄清后，在冰水浴下，将澄清溶液滴加入甲苯磺酰氯的乙腈溶液中，搅拌，过滤除去沉淀，调节滤液pH至8，冷却至4℃放置10-15小时，真空抽滤洗涤，重结晶，真空干燥得到TsO-β-CD；

b、将步骤a得到的TsO-β-CD溶解在无水乙二胺中，反应后冷却，抽滤，沉淀溶解在水/甲醇溶液，50℃干燥得到单-[6-(氨基)-6-脱氧]-β-环糊精(NH₂-β-CD)；

(2)氧化石墨烯表面接枝环糊精聚合物

在氧化石墨烯分散液加入1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，活化后，加入NH₂-β-CD和PAA，反应后，离心分离，洗涤真空干燥，得到吸附剂β-CD/PAA/GO纳米材料。

步骤a具体的实验步骤为：

磁力搅拌下10gβ-CD悬浮在240mL去离子水中，然后缓慢地滴加40mL 2.5M NaOH溶液，悬浮液变澄清，然后在冰浴条件下逐滴滴加溶解在10mL乙腈中的2.6g对甲苯磺酰氯，室温下剧烈搅拌3h，产生白色沉淀，过滤除去沉淀，往滤液中加入稀盐酸或氯化铵直至pH 8，将得到的溶液冷却至4℃放置10-15小时，真空抽滤得到沉淀，用丙酮洗涤3次，最后，粗产物在热的去离子水中重结晶3次，50℃真空干燥得到TsO-β-CD。

步骤b具体的实验步骤为：

将5g TsO-β-CD溶解在30mL无水乙二胺中，80℃下反应48h，待溶液冷却至室温，加入大量的丙酮，抽滤得到沉淀，沉淀溶解在80mL水/甲醇溶液中，沉淀和溶解过程重复2次以充分洗涤产物，最后，产物在50℃下干燥得到单-[6-(氨基)-6-脱氧]-β-环糊精(NH₂-β-CD)；所述水和甲醇溶液的体积比为3:1。

步骤(1)所述β-CD也可替换为α-CD。