[发明专利]一种甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵基阴离子染料吸附剂的制备方法

说明书

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种阴离子染料吸附剂，尤其涉及一种甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵基阴离子染料吸附剂的制备方法。

背景技术

阴离子染料废水是目前很常见也是很难处理的一类工业废水，由于其色度高、毒性大、生物降解和脱色困难等因素的存在，染料废水的处理一直都是水处理方面的难点和热点。染料废水处理的主要方法包括膜过滤法，沉淀法，凝固法，电化学法，离子交换法，化学氧化法，吸附法，其中吸附法由于其处理后水质好且稳定在这些所有的方法中格外受到了关注。

复合吸附剂是一种具有经济环保、吸附效率高、有复杂结构的吸附剂，在水处理中得到广泛应用。中国发明专利（CN 103508534 A）公开了一种改性活性炭废水凝絮剂，使用丙烯酸、丙烯酸胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵对活性炭进行改性，可以对水中污染物起到更好的凝絮作用。然而该改性方法所涉及的原料多，工艺复杂，吸附剂没有形成一个单一的整体，容易给水质带来二次污染，且吸附能力较差，不能很好的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵基阴离子染料吸附剂的制备方法。

一、阴离子染料吸附剂的制备

本发明以丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为聚合单体，以坡缕石黏土为无极填料，在交联剂和引发剂存在的条件下通过自由基聚合而得。具体制备工艺为：先将丙烯酸胺搅拌分散于去离子水中，再加入经酸化处理的坡缕石黏土超声分散均匀，然后加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌10~30 min，再向体系中加入引发剂，升温至50~75 ℃聚合反应0.5~2h；聚合产物经用无水乙醇洗涤至中性，干燥、粉碎、研磨，过90~160目筛即得。

甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵是聚合物的主要单体，丙烯酰胺使得甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体能够聚合成链状。过多的聚合单体使得聚合产物的聚合度过高，合成的复合材料中所含有的吸附位点被包裹，从而使复合材料的吸附性能略微有所下降。本发明经过大量实验确定，单体丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:1~1:3。

去离子水为单体聚合的介质，去离子水不足或过量都不利于单体的聚合：去离子水不足，使得单体的聚合不充分；去离子水过量使得单体的聚合量下降。本发明确定丙烯酸胺与去离子水的质量体积比为1.5~2.5g/ml，最有利于单体的聚合。

坡缕石黏土作为填料，可以调控形成的复合聚合物中网络结构，使得其中含有的活性吸附位点裸露的更多。但是坡缕石黏土过量，会导致聚合产物交联度变低，从而降低其吸附性能。本发明经过大量实验，确定了酸化处理的坡缕石黏土与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:10~1:25。

交联剂的引入能增强聚合单体的聚合能力。但是交联剂的用量过少，使得聚合短链不能有效地连接，从而使得聚合不完全；交联剂的用量过多，会使生成的聚合物有更多的交联点，从而导致额外的网络交联形成，从而减少吸附的位点空间。本发经过大量实验，确定交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:45~1:60。

引发剂采用过硫酸钾、过硫酸铵。引发剂与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:80~1:100。

二、阴离子染料吸附剂的结构分析

1、傅里叶红外(FT-IR)光谱分析

图1为本发明制备的吸附剂（PADP）和坡缕石粘土（PGS）的红外光谱图。3548cm^-1，3416cm^-1，3615cm^-1为坡缕石表面羟基的伸缩振动，2934 cm^-1为C-H键的不对称伸缩振动峰，相对应的517cm^-1和470cm^-1，1029cm^-1左右为Si-O键的伸缩振动。这些Si-O振动的逐渐消失可能是由于它们在总体的相对用量在改性过程中减少的原因。另一个显著的变化是-OH峰逐渐消失了，这可能是由于复合吸附剂中有机物和坡缕石之间形成氢键的原因。

2、扫描电镜(SEM)分析