[发明专利]一种纳米铜修饰的聚苯胺基纳米复合吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米铜修饰的聚苯胺基纳米复合吸附剂及其制备方法与其在污水处理领域中的应用，属于复合材料技术领域。本发明纳米铜修饰的聚苯胺基纳米复合吸附剂是以苯胺单体为原料，四(4‑磺酸苯基)卟啉为分散剂，通过原位聚合法制备聚苯胺‑四(4‑磺酸苯基)卟啉纳米复合物，然后将制得的聚苯胺‑四(4‑磺酸苯基)卟啉纳米复合物分散到硫酸铜溶液中，并均匀滴加还原剂溶液，经反应后过滤，洗涤，干燥，制得。本发明制备方法简便易行，纳米复合吸附剂吸附性好，是一种在污水处理方面极具潜力的吸附材料。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种纳米铜修饰的聚苯胺-四(4-磺酸苯基)卟啉纳米复合吸附剂及其制备方法，与其在有机染料污水中的应用。

背景技术

随着科学技术的发展，纺织工业与食品工业在当代工业体系中占有越来越重要的地位，但是如何解决其带来的工业污染，尤其是水污染，成为了国内外研究的重点课题。其中，不少水污染是因为有机染料造成的。相对于其他方面造成的水污染，有机染料水污染有以下特点：（1）水质成分复杂；（2）毒性强；（3）有机物COD浓度高；（4）氨氮含量高；（5）容易造成二次污染等。有机染料水污染是国内目前最难处理的化工废水之一。

目前常用的染料废水处理技术有吸附法、电化学法、氧化法、生物法絮凝法、光催化降解法、膜分离法等。其中吸附法具有可不用或少用有机溶剂，选择性好，操作简单方便，可循环使用，适合染料废水的处理等优点。在众多吸附方法中，活性炭吸附去除染料是非常有效的，但是，活性炭的使用成本较高。近年来，国内外学者致力于研究寻找新的廉价吸附材料来试图替代活性炭。目前已发现掺杂铜的介孔二氧化硅微球、粉煤灰及污泥活性炭、膨润土等工业废物能吸附印染废水中的染料，并取得了较好的效果。

聚苯胺作为导电高分子材料的代表之一，除了具有良好的导电性能之外，其具有的多孔结构与其所携带的亚胺基团，以及在改性方面存在的巨大潜力，令聚苯胺在吸附方面有着广阔的前景。因此，聚苯胺基吸附剂的研制成为废水处理方面的热门话题。通常的改性方法是通过在聚苯胺原有基团的基础上进行接枝或共聚改性，从而提高吸附性能。另一种方法是混合改性，利用带有官能团的物质对聚苯胺进行改性。例如使用含有磺酸基的表面活性剂改性聚苯胺，使聚苯胺分子结构中引入具有吸附性能的阴离子磺酸基，同时由于表面活性剂的存在可以改变聚苯胺的内部孔道结构，加强聚苯胺本身的吸附性能与稳定性，从而大大提高其对废水中有机染料和重金属离子的吸附性能。

卟啉及其衍生物是一类由四个吡咯类亚基的碳原子通过次甲基桥互联而形成的大分子杂环化合物，其中心具有一个空腔结构，里面的吡咯氮原子能够与各种金属离子结合或与有机染料分子产生相互作用。因此，本发明利用卟啉的磺酸衍生物改性聚苯胺以制备聚苯胺-四(4-磺酸苯基)卟啉纳米复合物，并且进一步负载纳米铜作为新型吸附剂，所制备的纳米复合吸附剂不仅在结构方面保留了聚苯胺的特点结构和性能特点，而且赋予其更优异的有机染料吸附性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米铜修饰的聚苯胺基纳米复合吸附剂及其制备方法与应用，该纳米复合吸附剂对废水中的有机染料具有良好的吸附性与稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米铜修饰的聚苯胺基纳米复合吸附剂，其以苯胺单体为原料，四(4-磺酸苯基)卟啉为分散剂，酸性溶液为反应介质，通过原位聚合法制备聚苯胺-四(4-磺酸苯基)卟啉复合物粉末；然后以硫酸铜为原料，制备纳米铜修饰的聚苯胺-四(4-磺酸苯基)卟啉复合物；其制备方法具体包括以下步骤：

1）聚苯胺-四(4-磺酸苯基)卟啉复合物的制备：

a. 将四(4-磺酸苯基)卟啉加入酸性水溶液中，搅拌使之溶解，然后加入苯胺单体，混合均匀，得到四(4-磺酸苯基)卟啉-苯胺混合液，然后于-5℃～30℃水浴中恒温放置0.5小时；

b. 将引发剂于酸性水溶液中混合均匀后，于-5℃～30℃水浴中恒温放置0.5小时；