[发明专利]一种亲水亲油型有机染料吸附剂

说明书

本发明公开的一种亲水亲油型有机染料吸附剂，是应用于水相有机染料分子的吸附脱除的吸附剂，该吸附剂为亲水亲油的双亲型双有机基团修饰的二氧化硅纳米复合材料，该复合材料以SiO₂微球为基底并在基底表面连接烷胺基活性基团与疏水性的有机烷基基团。本发明亲水亲油型有机染料吸附剂以烷胺基活性基团、疏水性的有机烷基基团为亲油性修饰基团，表现出亲油亲水的双亲特性，可以快速、高效地去除水中较高浓度的有机染料，有机染料的吸附量可达到5300 mg/g以上。本发明亲水亲油型有机染料吸附剂可用于包括碱性品红、孔雀石绿、甲基橙、酸性品红、罗丹明B、刚果红和亚甲基蓝等在内的中性、阳离子型或者阴离子型的有机染料的吸附脱除。

技术领域

本发明属于纳米材料的吸附应用技术领域，具体是一种亲水亲油型有机染料吸附剂，该吸附剂是一种亲水亲油双亲型的双有机基团修饰的二氧化硅纳米复合材料，应用于水相有机染料分子的吸附脱除，可以作为一种迅速、高效的净化吸附剂，吸附处理水中有机污染物。

背景技术

有机染料是一种常见的水体污染物，如碱性品红、孔雀石绿、甲基橙、酸性品红、罗丹明B、刚果红和亚甲基蓝等，它们在纺织、橡胶、造纸、塑料、食品和印刷等行业具有广泛应用。除此外，还有人工合成的染料分子，它们具有结构复杂、稳定性好、不易被生物降解等特点，许多染料及其中间体通常具有生物毒性，存在致癌、致畸、致突变的风险。例如，刚果红是一种很常用的苯胺基阴离子染料，是偶氮染料的典型代表，它具有强毒性、致癌性、难降解等特点。传统的废水处理方法难以从废水中去除偶氮染料。

鉴于含染料废水的复杂性，目前还没有一种单一的技术能够实现对有机染料废水的完全降解。而吸附过程可将染料分子去除，在废水中不会留下任何有害中间产物，被认为是一种很有前途的有机染料去除方法。吸附法是去除水体中污染物的常用有效方法之一。与传统的活性炭等吸附剂相比，有机基团修饰的纳米材料具有高比表面积、高吸附容量和优良的表面凝缩特性等突出的优势。为了提高吸附效率及吸附容量，不同类型的有机基团修饰的纳米材料组成的吸附剂逐渐增多，但是这些吸附剂表面均含有大量的极性基团，属于亲水性的吸附剂，而水溶液中的大部分有机污染物是非离子疏水性的，现有的吸附剂难以有效去除水体中的有机污染物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种亲水亲油型有机染料吸附剂，该吸附剂以烷胺基活性基团、疏水性的有机烷基基团为亲油性修饰基团，表现出亲油亲水的双亲特性，可以快速、高效地去除水中较高浓度的有机染料，有机染料的吸附量可达到5300mg/g以上。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种亲水亲油型有机染料吸附剂，该吸附剂是应用于水相有机染料分子的吸附脱除的吸附剂，该吸附剂为亲水亲油的双亲型双有机基团修饰的二氧化硅纳米复合材料，该复合材料以SiO₂微球为基底并在基底表面连接烷胺基活性基团与疏水性的有机烷基基团。

作为优选，所述的烷胺基活性基团为烷胺基团NH₂L，所述的疏水性的有机烷基基团为R，所述的复合材料采用通式m(NH₂L)-SiO₂-(R)n表示，其中：

烷胺基团NH₂L选自NH₂(C₃H₆)-(NH₂Pr)、NH₂-(CH₂)₂-NH-(CH₂)₃-(NH₂Et)和4-NH₂Ph中的一种；

有机烷基基团R选自甲基、乙基、丙基、戊基、乙烯基、苯基、三氟丙基、五氟苯基和全氟癸基中的一种；

m和n为各自独立的数字，m的取值范围为30-70，n的取值范围为5-30，且m+n≤80。

作为优选，所述的SiO₂微球的粒径为20-500纳米。