[发明专利]一种脱除水中金属离子的聚酰胺胶囊分散液

说明书

一种脱除水中金属离子的聚酰胺胶囊分散液，涉及聚合物与金属离子的络合萃取，属于水处理吸附络合功能材料领域。下缘四取代杯芳烃酰氯和哌嗪进行缩聚，直接得到聚(杯芳烃‑哌嗪)酰胺作为壁材的亚微米级胶囊分散液。向此分散液上加入含金属离子的水溶液，可通过胶囊壁与金属的络合作用，在相界面处形成超分子交联络合物，将金属离子固定在相界面区域，实现水相中金属离子的脱除。移走处理过的水后，向含络合物的有机液体中加入盐酸，将络合物解离，金属离子释放至盐酸水溶液相，而有机分散相恢复至初始状态，实现分散液的回收使用。

技术领域

本发明涉及一种脱除水中金属离子的聚酰胺胶囊分散液，特别涉及聚合物与金属离子的络合萃取，属于水处理吸附络合功能材料领域。

背景技术

重金属在工业上应用广泛，不可避免地溶解在水中，因而进入到自然水体中，对环境、生态和人体健康造成损害。水体中重金属离子的回收，一方面可有效防止环境污染，另一方面也可废物利用，变废为宝、节约成本。因此，开发具有水中重金属离子脱除回收能力的材料，既有社会价值又有经济效益。一些高聚物具有特殊的结合位点和络合能力，可通过非共价相互作用与金属离子形成配位络合物，从而结合水中的金属离子，将其从水中移除。高聚物分子结合位点多，与具有可变价态的重金属离子作用，可形成超分子交联网状结构，从溶液中析出，生成不可溶络合物。通过简单的操作，如过滤，即可去除这些固体物质。这些固体物质经酸或碱溶液的处理，发生解离，将聚合物回收并再次利用。因而利用与水不互溶液体中稳定分散的高分子物质，与水中的有害重金属离子络合，使其在相界面出现沉析而捕获重金属离子并回收利用，是一种便捷、环保的提取回收方法。

本专利通过对叔丁基杯[4]芳烃-O-四乙基酰氯酰氯(I)与哌嗪缩聚制备聚酰胺胶囊有机分散液。I在多种与水不互溶的有机溶剂中均可发生双亲自组装，形成一定形状的聚集体。与哌嗪发生缩聚反应时，由于聚集体的存在，无需搅拌，自发得到以聚酰胺为囊壁的微胶囊，其尺寸在500nm左右，可均匀分散在溶剂中，不发生沉淀，形成均匀分散液。胶囊的形成与哌嗪溶液无关。哌嗪可以为水溶液，也可以是与I溶液相同的溶剂配制的溶液。由于微胶囊的壁材为含杯芳烃的聚酰胺，通过界面效应，可与溶解在水中的重金属离子或稀土金属离子产生金属-有机络合作用，形成依靠超分子作用连接的交联络合物，从液体中析出并浮在相界面处。从而脱除水中金属离子，使水相得到净化。移除水相后，向析出物和有机相加入盐酸，破坏络合作用，将金属离子释放至酸中，得到回收。聚酰胺胶囊也再次分散至有机液体中，使分散液恢复到初始状态得到再生，重复使用。

发明内容

此发明的意义在于针对现有技术的不足，制备一种脱除水中金属离子的聚酰胺胶囊分散液。

本发明的技术方案概述如下：

一种脱除水中金属离子的聚酰胺胶囊分散液，其特征是以聚(杯芳烃-哌嗪)酰胺作为壁材的亚微米级胶囊在有机溶剂中形成的分散液；向此分散液加入含金属离子的水溶液，与胶囊壁与金属络合形成超分子交联固体，将金属离子固定在两液相的界面区域，实现水中金属离子的脱除；移走水后，向剩余体系加入盐酸，解离络合物，金属离子释放至盐酸水溶液相，而有机分散液恢复至初始状态。

胶囊分散液的制备方法是将哌嗪溶液滴加到对叔丁基杯[4]芳烃-O-四乙基酰氯酰氯(I) 的有机溶液中，I与哌嗪在溶液中聚合形成亚微米级胶囊，得到分散液；I的结构式如下：

I的有机溶液所使用的溶剂是二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳中的一种或几种混合；哌嗪溶液可以是水溶液，也可以是与I相同溶剂的有机溶液。

哌嗪浓度为2×10^-2mol/L～10^-1mol/L；I的浓度为2～7×10^-3mol/L；可去除的金属离子包括重金属离子Hg(II)、Pb(II)、Cu(II)和稀土金属离子Ce(III)和La(III)。

实施例