[发明专利]一种还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明为一种还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂的制备方法及其应用。该吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：将葡萄糖水热碳球分散在去离子水中，加入吡咯、还原性氨基酸，搅拌反应后滴加FeCl₃·6H₂O溶液，继续反应4‑8h，得到还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂；还原性氨基酸指半胱氨酸或胱氨酸。本发明得到的还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂在增大吸附量的同时，还增强吸附剂的还原性，并防止了在高浓度Cr⁶⁺溶液中吸附剂被氧化腐蚀。

技术领域

本发明涉及一种还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂的制备方法及其还原-吸附去除水中重金属Cr⁶⁺的应用。本发明涉及新材料制备和吸附剂领域。

背景技术

随着世界水体重金属污染的日益严峻，大量的有毒重金属被排放到水体中。其中，尤其以高毒性、强氧化性和强致癌性的Cr⁶⁺难以治理。治理Cr⁶⁺需要同时对Cr⁶⁺实现还原和吸附过程，这就迫使人们开发新的重金属吸附剂，将高毒性的Cr⁶⁺还原为低毒性的Cr³⁺，并将其从水中还原-吸附去除。

聚吡咯是一种不溶于水的导电高分子，其自身具有较低的氧化还原电位和一些吸附位点，可以将部分Cr⁶⁺还原为Cr³⁺，并将Cr⁶⁺和Cr³⁺从水体中吸附去除。但是较少的吸附位点限制了它在吸附能力。因此，对聚吡咯进行共聚和掺杂以增加聚吡咯官能团是改善聚吡咯吸附性能的有效方法。此外，由于聚吡咯抗氧化能力有限，在高浓度的Cr⁶⁺水溶液中极易被氧化腐蚀，这也导致了聚吡咯吸附剂的难以进一步发展。为此，人们发展了多种方法来对聚吡咯进行改性。其中，对聚吡咯进行掺杂改性是提升其还原-吸附性能的重要策略。目前，已有使用质子酸、无机盐和氨基酸对聚吡咯进行吸附性能提升的报道。Niladri Ballav等(High efficient removal of chromium(VI)using glycine doped polypyrroleadsorbent from aqueous solution[J].Chemical Engineering Journal,2012,198–199:536–546.(用甘氨酸掺杂聚吡咯吸附剂从水溶液中高效去除六价铬))经过试验发现，氨基酸可以有效提升聚吡咯对Cr⁶⁺的吸附性能。这预示着氨基酸掺杂提供了多种官能团，可以有效提升吸附性能，若使用还原性的氨基酸掺杂，还可能具有提升还原能力的特点。但如何将还原性氨基酸掺杂在聚吡咯中制备还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂，实现简单可靠的实验制备，仍然具有挑战性。因此，目前还没有成熟的方法制备还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂，并同时实现对Cr⁶⁺的还原-吸附以及抗Cr⁶⁺氧化的能力。

发明内容

本发明针对当前技术中的存在的不足，提出一种制备还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂的制备方法及其应用。所述方法制得新型吸附剂，通过以还原性氨基酸为掺杂剂，形成可以有效还原高毒性Cr⁶⁺为低毒性Cr³⁺的还原性二硫键，以及有效吸附Cr⁶⁺的氨基和羧基。并将其应用在水中Cr⁶⁺的还原-吸附中，表现出较高的吸附量和较强的还原能力。本发明得到的还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂在增大吸附量的同时，还增强吸附剂的还原性，并防止了在高浓度Cr⁶⁺溶液中吸附剂被氧化腐蚀。

为达到上述发明目的，本发明技术方案为：

一种还原性氨基酸掺杂聚吡咯吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将葡萄糖溶液装入水热反应釜中，180～250℃下处理2～8h，将产物抽滤，洗涤得到的固体，洗至滤液无色；得到的棕黄色固体产物在60～150℃干燥，即为葡萄糖水热碳球；

其中，所述的葡萄糖溶液的浓度为0.2～0.5mol/L；