[发明专利]一种有机/无机杂化材料POSS‑PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工及新材料技术领域，具体涉及一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法。

背景技术

    随着现代工业的迅猛发展，工厂排放大量含重金属离子和染料的废水，给生态系统和人类健康带来日益严重的污染和危害，有机染料是世界公认的主要化工染料产品之一，在不断地生产和开发资源过程中，不可避免地生产含多种染料和大量染色物的废水，这类污水中的有机污染物具有结构复杂、色度高、毒性大和难降解等特性，如果不能将其有效的治理而流入到环境中会危害到人类的生存。常见的有机染料污染主要来源于纺织工厂、塑料、皮革、涂层、橡胶、油膝和木料等工业废水。这些染料所造成的污染主要包括大气污染，水体污染和土壤污染等三大污染。据水污染统计显示，我国86％的城市河段水质污染超标，将给生态环境和生物种群带来严重危害。2013年上半年重大水污染事件报道显示，在发展中国家，有 80 %的疾病是通过饮用了不卫生的水而传播的，全球每年近 2000 万人因饮用不卫生水而死亡。随着现代工业迅速发展，人工合成的有机染料数量和种类越来越多，大多偶氮染料能分解产生20多种致癌芳香胺，经过活化作用改变人体的 DNA 结构引起突变和诱发癌症等严重疾病。为了解决环境污染问题，研究人员不断地开发和寻找各种污水治理方法。

目前主要的治理方法有膜过滤法、化学沉淀法、离子交换法、化学氧化法、絮凝沉淀法、化学氧化法、电化学法、生物化学法、光催化氧化法和吸附法等。但是这些方法也存在种种不足，例如有的方法成本高，有的加入了大量沉淀剂造成二次污染，有的对条件、设备等要求较高，有的吸附效率低等。针对这些问题，本发明提出一种有机/无机杂化材料POSS-聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（POSS-PDMAEMA）两相吸附有机染料的方法。有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA具有两亲性，在适当的条件下可在水溶液中自组装成胶束，从而把有机染料负载在胶束内部，达到吸附染料的目的。由于PDMAEMA具有温度响应性，达到一定温度并保温一段时间后会出现染料的可逆释放现象，从而实现有机染料的可逆性吸附。而且，相对于纯聚合物PDMAEMA，有机/ 无机杂化材料POSS-PDMAEMA具有更好的化学和热稳定性以及更高的玻璃化转变温度。利用本发明制备的有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA，它在治理环境污染方面具有良好的应用前景，可用于对有机染料进行两相吸附。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法。

本发明提出了一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法，该方法先采用硫醇-烯点击化学和RAFT方法联用一种有机/ 无机杂化材料POSS-PDMAEMA，并将POSS-PDMAEMA配置成一定浓度的胶束溶液，然后再将有机染料（甲基红，双硫腙）溶于有机溶剂中，配置成一系列不同浓度的染料（油相）溶液，并测试其两相吸附效果，最后再将两相吸附后的水溶液加热，测试其可逆吸附性。

本发明提出了一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法，所说材料分为有机部分和无机部分，有机部分为聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（PDMAEMA），无机部分为八乙烯基POSS，其中聚甲基丙烯酸二甲胺（PDMAEMA）和八乙烯基POSS的化学结构式分别如下所示：

n为50～5000，

PDMAEMA的结构式

八乙烯基POSS的结构式

具体步骤如下：

（1）有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA的合成

称取5～20 g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯单体于25～100 mL单口烧瓶中，称取90～120 mg 4-氰基-4-（硫代苯甲酰）戊酸和15～30 mg偶氮二异丁腈于50 mL烧杯中, 加入5～25 mL二氧六环溶解完全，然后将上述两者混合，在氮气保护下置于80～100℃油浴下搅拌反应6～24 h，反应结束后将烧瓶冷却至室温后通大气，将冷却后的溶液在40～60℃下真空旋转蒸发除去溶剂得到样品，将样品溶于5～15 mL二氯甲烷，滴加到200～600 mL石油醚中，静置2～8 h，除去上层液体，得到底部粘稠物质，重复以上步骤1～3次，最后在40～60℃下真空干燥12～48 h，得到橙色的PDMAEMA。