[发明专利]一种β-环糊精聚合物及制备和利用其处理阴离子染料废水的方法

说明书

本发明公开了一种β‑环糊精聚合物及其制备和利用其处理染料废水的方法。其制备方法，包括如下步骤：在惰性气氛中，将β‑环糊精(β‑CD)、交联剂(四氟对苯二腈，TFPN)、碱性盐化合物于有机溶剂中进行聚合反应后，所得聚合物再与乙醇胺(EA)进行反应，反应产物得到多孔β‑环糊精聚合物(EA‑CDP)。本发明制备的多孔β‑环糊精聚合物能快速去除水中甲基橙、甲基橙、酸性蓝83、酸性黄G等阴离子染料污染物，其吸附速率常数比活性炭材料大且价格低。此外，聚合物可在温和条件下再生数次，并且性能损失很小。

技术领域

本发明属于废水处理中染料吸附技术领域，特别涉及一种阴离子染料吸附剂制备和利用其处理阴离子染料废水的方法。

背景技术

近年来水污染问题日益突出，染料废水作为水污染的一个重要污染源，极大地危害了生态环境和人体健康，例如常见的甲基橙、刚果红、酸性蓝83、酸性黄G等阴离子染料，由于其难降解、生物毒性高，排入水体后不仅会直接危害水生动植物的生长、破坏土壤，而且会通过生物富集作用损害到人体健康。目前，染料废水的处理方法中主要有吸附、化学沉淀、膜分离、生物法等，其中吸附和膜分离的方法由于效率高、工艺简单、不产生二次污染等特点，得到了国内外学者的广泛关注。

去除水中有机染料污染物最常用的是活性炭，但活性炭有几个缺陷，包括吸附速度慢，价格较贵，以及难于去除许多相对亲水的微污染物。此外，再生废活性炭耗能高，并且再生活性炭的吸附性能较差。

综上所述，在现有工业应用技术中，吸附法处理染料废水仍具有很大的优势，而吸附法处理废水过程中所使用的吸附剂仍未达到理想的效果，综合性能优异的新型染料吸附剂的研发仍然是当前该技术领域科研工作的热点和难点。

作为第二代超分子化合物的环糊精具有内腔疏水，外缘亲水的特殊结构，使其可依据范德华力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系，成为化学和化工研究者感兴趣的研究对象。这种选择性的包络作用即通常所说的分子识别功能在化学分离、有机合成与催化、药物控制、食品加工、环境保护和纳米材料等领域得到广泛应用。由于β-CD的溶解度较小，为了克服环糊精本身溶解度的缺陷，近年来对天然环糊精进行改性引起极大重视。环糊精具有从气体、液体中捕获有机分子和络合金属离子的能力，含有环糊精的聚合物材料在环境监测和废水处理等环保方面有重要应用，因而利用环糊精衍生物制备聚合物有望得到稳定性更高的新型材料。β-环糊精是一种廉价的、可再生的葡萄糖产物，可从水中吸附微污染物。β-环糊精可与污染物形成主客体复合物，但是迄今为止，与常规活性炭相比，已报道的交联的β-环糊精聚合物表面积低，吸附性能差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的β-环糊精聚合物吸附剂的不足，提供一种高效去除废水中阴离子染料的β-环糊精聚合物吸附剂制备方法和利用其处理阴离子染料废水的方法。

本发明采用的技术方案如下：阴离子染料吸附剂，该吸附剂为β-环糊精聚合物，其制备包括如下步骤：在氮气或氩气中，将β-环糊精、交联剂、碱性化合物于有机溶剂中进行聚合反应后，所得聚合物再与乙醇胺进行反应，反应完毕得到所述β-环糊精聚合物(EA-CDP)。

所述交联剂为四氟对苯二甲腈或对腈基四氟吡啶；所述碱性化合物为K₂CO₃或KHCO₃；所述溶剂为四氢呋喃与N,N-二甲基甲酰胺混合组成的有机溶剂；所述四氢呋喃与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为7-10﹕1。

所述碱性化合物与β-环糊精的质量比为3-5﹕1；所述β-环糊精与交联剂的重量比为2-3﹕1；所述乙醇胺与β-环糊精的重量比为1﹕1-3或1﹕2。

所述取代反应步骤中，温度均为80-100℃；第一次取代反应的时间为24-48小时；第二次反应的时间为24-48小时；所述取代反应均在氩气或氮气氛中进行。