[发明专利]一种官能团化聚合物微球吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种官能团化聚合物微球吸附剂及其制备方法和应用，配制阳离子表面活性剂的溶液；将芳香多元胺和多元酚加入阳离子表面活性剂溶液中进行反应；反应后的固体物质洗涤、干燥得到微球吸附剂。微球的直径为1‑30μm。微球表面带有大量的氨基和羟基，这些官能团具有很好的吸附能力，可以有效的去除水中的有机物、金属离子和悬浮杂质。

技术领域

本发明属于水污染吸附剂技术领域，具体涉及一种官能团化聚合物微球吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

水污染已经成为了世界性难题，工业废水如电厂，染料厂和造纸厂废水是重金属，染料等污染物的重要来源，出于对环境保护的考虑，这些污染物对人类和动植物都有很大的伤害，去除这些污染物已经成为了一个非常实际而又迫切的任务。通过吸附去除水中废物是既有效又经济的办法，因此许多吸附剂被发明并应用于水中污染物的吸附。

膜分离是去除污染物的手段，然而膜分离技术面临着通量与选择性之间的平衡。当其具有较高的通量时就无法拥有较好的选择性，当其具有较好的选择性时，就必然面对着要牺牲通量。同时，膜的制备也存在着价格与机械强度之间的平衡。固体吸附剂是一种合成简单，环境友好，且吸附效果好的去除污染物手段。活性炭是一种传统的吸附剂用于吸附水中重金属离子和其他有机物，因为其具有巨大的孔洞结构。然而活性炭价格昂贵，并不适用于工业生产。同时活性炭的吸附能力有限，也不能满足实际需要。为了提高吸附效率，目前已经开展了对于吸附剂结构和功能化的探索。例如多孔有机框架是一种新的结晶多孔材料，通过选择不同的配体和金属离子，可以合成出不同的结构和功能进而有效去除水中汞离子等污染物(F.Liu et al.(2019)Journal of Hazardous Materials 367:381–389)。中国专利201710012763.1公开了一种沸石分子筛导热骨架复合吸附剂，具有较大的孔洞，可以提高吸附剂的脱附效率，降低解吸温度。然而这种有机骨架型吸附剂表面没有修饰，只靠孔洞进行物理吸附，吸附效果差，吸附量低。中国专利201710631682.X公开了一种海泡石羟基氧化铁活性炭复合吸附剂，羟基氧化铁可以有效的吸附水环境中的Sb(Ⅴ)和As(Ⅲ)离子。但是仅对金属离子有较好效果，无法实现对于水中有机物和悬浮物的有效去除。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种官能团化聚合物微球吸附剂及其制备方法和应用。官能团化聚合物微球是一种比表面积大，粒径均匀可控，吸附物质种类大的吸附剂。其一般通过芳香多元胺和多元酚类在阳离子表面活性剂的保护下水浴聚合。因为其原料为芳香多元胺和多元酚类，其表面带有大量的氨基和羟基，这些官能团具有很好的吸附能力，可以有效的去除水中的有机物、金属离子和悬浮杂质。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种官能团化聚合物微球吸附剂的制备方法，所述方法为将芳香多元胺和多元酚在阳离子表面活性剂的水浴中进行聚合得到微球吸附剂。

本发明中利用在表面活性剂水溶液中进行聚合，使芳香多元胺和多元酚发生聚合反应直接形成球状结构，在微球的外表面形成羟基和氨基，使微球具有较好的吸附能力。本发明的制备方法通过特定的水浴聚合，在阳离子表面活性剂的作用下，得到表面具有羟基和氨基的球状结构，相比于现有的通过在氧化剂的水溶液中反应得到聚苯胺酚，形貌均一，粒径可控，具有更大的比表面积，更有利于其发挥吸附作用。且反应中利用的阳离子表面活性剂同时也作为催化剂，有利于微球的快速合成，减少反应时间，降低反应温度，节省成本。

上述官能团化聚合物微球吸附剂的制备方法的具体步骤为：配制阳离子表面活性剂的溶液；将芳香多元胺和多元酚加入阳离子表面活性剂溶液中进行反应；反应后的固体物质洗涤、干燥得到微球吸附剂。