[发明专利]一种pH响应的羧基功能化聚合离子液体修饰的磁性材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种pH响应的羧基功能化聚合离子液体修饰的磁性材料、制备方法及其在吸附阴/阳离子染料中的应用。所述磁性材料为Fe₃O₄@SiO₂@VEST@PIL‑COOH。本发明将羧基功能化离子液体通过共价聚合方式固载在乙烯基修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒表面，得到羧基功能化聚合离子液体修饰的磁性吸附剂。通过调节溶液pH值，该磁性吸附剂能够实现对阴/阳离子染料的同时吸附，展现了良好的pH响应性能。

技术领域

本发明属于资源再生和环保技术领域，具体涉及pH响应的羧基功能化聚合离子液体修饰的磁性材料、制备方法及其应用。

背景技术

近年来，随着染料行业的迅猛发展，越来越多的合成染料被应用到纺织、食品、化妆品和涂料等行业。这些合成染料大多数毒性较大，对人和其他生物具有致畸、致癌、致突变的三致作用。染料废水一旦被排放到环境中，会造成水体质量严重恶化，不仅影响水体中各类生物和植物的生长，造成生态系统的恶化；同时还会严重威胁人类的饮水健康，因此，去除水体中的染料显得尤为重要。

目前染料废水的处理方法主要有吸附法、生物法和电化学方法等。其中，吸附法是通过吸附剂吸附废水中的染料污染物，该方法对染料的去除简单有效，不易产生二次污染，被认为是一种有效的染料去除方法。对于吸附法来说，吸附剂是其核心所在。离子液体作为一种由阴离子与阳离子结合而成的绿色介质，具有低熔点，稳定性高，可设计性等优势，常被用作功能分子修饰至载体表面，作为吸附剂去除水中污染物。其中，具有磁性的吸附剂因具有能重复使用、能快速与样品溶液分离等优点，在染料去除中备受关注。聚合离子液体是离子液体单体的重复单元，具有更多的作用位点，能与染料产生更强的相互作用，展现更好的吸附性能。因此，将聚合离子液体固载在磁性纳米粒子上用于水体中染料的去除，既增强了离子液体对染料的吸附特性，也能解决常规吸附剂不能回收重复使用的问题。

工业生产中排放的染料废水，不仅含有阴离子染料，阳离子染料往往也伴随存在。但目前大多数离子液体吸附染料的研究工作主要是利用离子液体阳离子部分通过静电作用对水中的阴离子染料进行吸附，无法对对阳离子染料进行有效的去除([1]IrjoIsosaari,Varsha Srivastava,MikaIonic liquid-based water treatmenttechnologies for organic pollutants:Current status and future prospects ofionic liquid mediated technologies[J].Science of the Total Environment,2019,690:604-619.[2]Haixia Lyu,Jingshuang Fan,Yunxiafei Ling,YanYu,ZenghongXie.Functionalized cross-linked chitosan with ionic liquid and highlyefficient removal of azo dyes from aqueous solution[J].International Journalof Biological Macromolecules,2019,126:1023-1029.[3]Jingjing Cheng,Lijuan Shi,Jianjun Lu.Amino ionic liquids-modified magnetic core/shell nanocomposite asan efficient adsorbent for dye removal[J].Journal of Industrial andEngineering Chemistry,2016,36:206-214.)。这种单一的吸附性能限制了离子液体在环境水净化领域中的发展与应用。因此有必要对离子液体结构进行功能基团设计，实现染料废水中阴/阳离子染料的同时去除。

发明内容