[发明专利]一种聚单宁酸-膦腈包覆的磁性3D聚合物微纳米染料吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环境保护材料领域，公开了一种聚单宁酸‑膦腈包覆的磁性3D聚合物微纳米染料吸附剂及其制备方法和应用。以3D聚合物纳米材料作为吸附剂载体，通过原位缩聚反应由BPS/TA/HCCP的聚膦腈包覆层直接包覆于聚合物纳米花MCA表层，得到新型磁性3D聚合物微纳米染料吸附剂。本发明制备的新型磁性3D聚合物微纳米染料吸附剂在较短时间内对阳离子型染料具有较大的吸附能力，可有效减少吸附剂用量并缩短吸附时间，且性质稳定，可有效改善阳离子染料废水对环境的污染。

技术领域

本发明属于环境保护材料领域，具体涉及一种聚单宁酸-膦腈包覆的磁性3D 聚合物微纳米染料吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

在印染和纺织工业中，1吨的染料废水就能污染20吨的水体，危害性严重： (1)染料废水的色度使水体外观严重恶化，废水中的染料能吸收光照，降低水体透明度，影响水生生物和微生物生长，破坏生态平衡；(2)受染料污染的地下水被人体吸收之后，会严重威胁健康，导致过敏、皮炎，严重的甚至诱发癌变；(3)废水中的染料分子结构在朝着抗光解、抗氧化、抗生物降解方向发展，将有可能难以生物降解和化学分解。因此，废水排放之前迫切需要适当的再生净化处理，以达到工业排放标准。

染料废水再生净化处理技术方法有很多，简单的可分为两大类：生化法和物化法。目前市场上有机染料大多是芳族胺类化合物、芳族硝基化合物、芳族卤化物、联苯等多苯环取代化合物。它们通常具有复杂的芳香结构，很难被生物降解和化学分解，而且还拥有耐酸碱、抗光解、抗氧化的特性。尤其是多种染料混合的印染废水(主要以蒽、醌、苯、萘等芳香团为母体，携带特定的有色基团)，所以很难找到一种有效的化学分解或者生物降解的方法来除去废水中的染料。而化学分解通常是通过破坏染料的化学结构，但是往往也产生了具有毒性的小分子，引起二次污染,而且成本较高。物化法包括吸附法、凝固絮凝法，氧化法、膜分离技术、离子交换法等，通过对染料的富集、分离除去，或者破坏有机染料的结构，达到废水净化的目的。

吸附法是一类重要的染料废水处理技术，这种技术具有操作简便，染料吸附量大、吸附效率高、耗时少、成本低，无二次污染等优点，在印染工业废水处理方面得到了广泛的应用，是最有发展前景的染料废水处理技术。吸附法中所常用的传统吸附剂有碳吸附剂(活性炭、石墨烯及其衍生物)、氧化铝、硅凝胶、天然材料、农业和工业废弃物、生物质吸附剂等。近几十年来，高分子吸附剂因其具有优异的可设计性(可调节吸附剂表面化学性质和孔径尺寸)，而成为潜在可替代活性炭材料的一类重要吸附材料，而且这类吸附材料的吸附过程通常是一个可逆过程。最近已经有大量的合成聚合物纳米材料用于染料废水的处理，如聚(N-乙烯基-2-吡咯烷酮)、聚(1-萘胺)。也有研究人员合成了聚苯胺纳米管/二氧化硅复合物可以作为优良的吸附剂去除去水溶液中的阳离子染料亚甲基蓝。

目前聚合物纳米材料在染料废水处理领域还存在：(1)吸附效率低。传统聚合物纳米材料比表面积虽然大，但是吸附效率低，比表面积无法得到充分的利用；(2)回收困难，容易造成二次污染。传统聚合物纳米材料在吸附燃料后仍然存在于水体中不易分离，无法降解或回收，容易造成二次污染。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种聚单宁酸-膦腈包覆的磁性3D聚合物微纳米染料吸附剂的制备方法。该制备方法操作简单，且使用的溶剂、药品材料不会对环境、人体造成毒害。

本发明的又一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的聚单宁酸-膦腈包覆的磁性3D聚合物微纳米染料吸附剂。此聚单宁酸-膦腈包覆磁性微纳米染料吸附剂材料相比传统聚合物纳米材料，具有更高的吸附效率，其引入高含量酚羟基的单宁酸作为其中一个组分，配合其聚合物纳米花3D结构，极大地提高了材料的比表面积以及吸附效率；还有其引入的磁性粒子粘附在纳米材料表面，可以实现通过磁铁进行回收除去，从而避免了聚合物纳米材料残留而造成二次污染

本发明的再一目的在于提供一种上述聚单宁酸-膦腈包覆的磁性3D聚合物微纳米染料吸附剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：