[发明专利]一种超支化聚合物基磁性多孔碳吸附材料及其制法

说明书

本发明涉及污水处理技术领域，且公开了一种超支化聚合物基磁性多孔碳吸附材料，包括以下配方原料及组分：FeCl₃、FeCl₂、端氨基超支化聚合物、25‑30份二酐单体、45‑56份聚丙烯腈。该一种超支化聚合物基磁性多孔碳吸附材料，三维网络结构的端氨基超支化聚合物，与苝四甲酸二酐发生开环缩合反应，通过热亚胺化生成孔道丰富的聚酰亚胺基超支化聚合物，Fe³⁺和Fe²⁺与羧基形成络合，均匀分散在超支化聚合物中，高温炭化过程形成孔隙非常发达的三维网络多孔碳，Fe₃O₄牢牢地嵌入多孔碳的内部，难以脱落和分离，Fe₃O₄可以促进多孔碳材料吸附铜、镉等重金属离子，以及亚甲基蓝等阳离子有机染料，分散均匀的Fe₃O₄赋予了多孔碳材料的良好的磁性。

技术领域

本发明涉污水处理技术领域，具体为一种超支化聚合物基磁性多孔碳吸附材料及其制法。

背景技术

我国的水资源总量丰富，但是自然水资源分布不均匀，我国有三百多个城市和两亿多人口人缺水，人均占有量置于世界人均的六分之一，然而近年来我国的水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存，污染物主要来源于未经处理而排放的工业废水；未经处理而排放的生活污水；大量使用化肥、农药、除草剂而造成的农田污水；堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾；森林砍伐，水土流失；过度开采，产生的矿山污水，污染物主要有无机污染物，如酸、碱、氧化剂，以及铜、镉、汞等重金属离子及其化合物；有机污染物主要有乙二醇等烷基化合物、苯酚等芳香族化合物，二氯乙烷等卤化物。

目前对于污水处理主要有物理吸附法、物理絮凝法、化学中和法、化学沉淀法等，物理吸附材料主要有多孔沸石、硅藻土、碳材料吸附剂等，多孔材料是一种相互连通的孔隙构成三维空间网络结构的材料，比表面积高，孔隙结构发达、化学稳定性良好，是一种应用广泛的物理吸附剂，将多孔碳材料与Fe₃O₄复合形成磁性吸附材料，可以提高吸附剂的吸附范围，并且可以通过外加磁场对吸附剂进行回收，大多使用物理共混的方法，将多孔碳和Fe₃O₄进行复合，Fe₃O₄与多孔碳材料之间的作用力很小，在污水处理时很容易与多孔碳材料分离，使吸附材料使其磁性，不将降低多孔碳材料的吸附效率，同时容易再次二次污染。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种超支化聚合物基磁性多孔碳吸附材料及其制法，解决了Fe₃O₄和多孔碳材料之间很容易分离的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超支化聚合物基磁性多孔碳吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：2-4份FeCl₃、1-2份FeCl₂、18-22份端氨基超支化聚合物、25-30份二酐单体、45-56份聚丙烯腈。

优选的，所述二酐单体为苝四甲酸二酐。

优选的，所述端氨基超支化聚合物制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂，再加入三(4-氨苯基)胺和间苯二甲醛，将反应瓶置于气氛油浴锅中并通入氮气，加热至140-160℃匀速搅拌反应2-4h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到端氨基超支化聚合物。

优选的，所述三(4-氨苯基)胺和间苯二甲醛的质量比为1.5-3:1。