[发明专利]一种pH-磁双重响应性染料吸附剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种pH‑磁双重响应性染料吸附剂的制备方法及其应用。本发明通过将甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯，1,6‑己二醇二丙烯酸酯和光引发剂加入四氧化三铁磁液中，经超声细胞机粉碎和均质搅拌后加入光引发剂制备pH‑磁双重响应性染料吸附剂。将本发明制备的吸附剂用于染料吸附，吸附率高达96.49％，磁分离后通过pH响应性控制染料的可逆释放，释放率高达87.41％，可进行循环使用。该制备方法原料易得，工艺简单，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体来说是一种pH-磁双重响应性染料吸附剂、制备方法及其应用。

背景技术

染料是能够使纤维和其他被着色物质获得鲜艳牢固颜色的一类有机化合物，是典型的精细化工产品。印染、造纸和纺织等行业每年消耗大量染料，排放的废水中有机物浓度高、组分复杂、难降解物多、降解产物有毒有害、对环境危害大。

目前常用的染料废水处理方法主要有吸附法，絮凝法和化学氧化法等。其中吸附法由于成本相对较低、可避免二次污染和无毒副作用等优势而成为使用最广泛的一种方法。常用吸附剂主要有(1)活性炭吸附剂，这类吸附剂具有多孔结构，对大部分染料具有良好的吸附效果，但再生困难，重复利用性差，且对大分子染料的吸附效果差；(2)天然吸附剂，这类吸附剂由天然产品如木纤维，树皮，黏土，天然沸石等天然产物组成，具有价廉易得，无毒等优点，但再生困难，吸附量普遍较低，使用范围受到较大限制。因此，制备可再生重复利用的高效吸附剂显得尤为重要。

磁分离技术是借助磁场力的作用，对不同磁性的物质进行分离的一种技术。磁性纳米材料是纳米材料中重要的一类，纳米Fe₃O₄具有优越的磁性能和生物相容性，良好的热稳定性以及机械稳定性，制备工艺简单，价格低廉，无毒无污染，已被应用于染料废水处理。如申请号为201510569805.2的中国专利申请制备了一种磁性纳米吸附剂去除混合溶液中的阴离子组分。然而，磁性颗粒表面之间具有很强的范德华力，往往易于发生团聚，导致其在溶液中稳定性差而不能直接应用。将聚合物与磁性颗粒结合可改善磁性颗粒的团聚问题。pH响应性聚合物的体积和形态因外界pH值的变化而产生改变，当外界刺激消失时，pH响应性聚合物又恢复原状。由此可见将磁性和pH响应性结合制备一种双重响应可重复利用的吸附剂还鲜见报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种pH-磁双重响应性染料吸附剂、制备方法及其应用。本发明采用Pickering乳液法，以四氧化三铁Fe₃O₄纳米颗粒为稳定剂对pH响应单体甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯进行乳化，随后通过紫外光引发一步制备了Fe₃O₄/聚(甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯)纳米复合微球，作为具有磁性和pH双重响应性的染料吸附剂。本发明的吸附剂可对染料进行多次反复吸附和解吸附，循环使用。

本发明的技术方案具体介绍如下。

本发明提供一种pH-磁双重响应性染料吸附剂，其是四氧化三铁Fe₃O₄纳米颗粒和聚(甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯)形成的复合物。

本发明还提供一种上述pH-磁双重响应性染料吸附剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)取1-1.5g固含量为55～65％的Fe₃O₄纳米颗粒分散液超声均匀，加入35-60g去离子水，2-3g交联剂，0.1-0.15g光引发剂和1.5-4g甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯，将混合液超声处理10-15min，均质2-5min，随后在惰性气氛保护下，搅拌20-40min，最终得到以四氧化三铁Fe₃O₄纳米颗粒为稳定剂的Pickering乳液；

(2)将步骤(1)得到的Pickering乳液在紫外灯下照射40-60min，得到pH-磁双重响应性染料吸附剂。