專利名稱：改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一系列以十二烷基苯磺酸鈉等含有磺酸基的表面活性改性的聚苯胺(PANSDBS)與坡縷石結(jié)合的復(fù)合型吸附劑，本發(fā)明同時還涉及該復(fù)合型吸附劑在吸附污水中陽離子染料、重金屬離子、苯酚材料的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著人口的增長和工業(yè)的發(fā)展，水資源匱乏、特別是水質(zhì)型缺水現(xiàn)象日益嚴(yán)重，污水處理技術(shù)在生產(chǎn)和生活中的作用也越來越大。紡織印染行業(yè)是廢水排放大戶，占整個工業(yè)廢水排放量的1/3。所以印染廢水污染引發(fā)的環(huán)境問題日益突出，多數(shù)染料如羅丹明B和亞甲基藍(lán)等陽離子染料，具有一定的毒性和生物積聚性，在自然條件下很難降解。印染廢水直接排放到水體，不僅影響水體美觀，降低水體透光率，而且破壞水體生態(tài)系統(tǒng)。染料及其中間代謝產(chǎn)物含有多種有毒物質(zhì)可對水體生物造成多種危害.。印染廢水的處理主要從脫色問題著手。目前，常用的脫色處理方法有中和法、氧化法、吸附法、反滲透法及混凝法等。在水體污染方面，重金屬污染同樣是另一個難以根治的問題。對重金屬廢水的處理方法主要包括吸附法、離子沉淀法、交換樹脂法等等。工業(yè)上多采用化學(xué)沉淀法處理重金屬廢水，但化學(xué)沉淀法存在易引起水質(zhì)硬化，對低濃度的重金屬離子處理不徹底，容易導(dǎo)致二次污染等缺點。離子交換樹脂法可以將重金屬離子轉(zhuǎn)移到樹脂上，但樹脂和重金屬離子難以分離，不論是在樹脂的再利用方面還是在貴重金屬的回收方面都有所不足。近年來，吸附法作為染料廢水和重金屬污水的高效處理方法越來越被人們關(guān)注。 其中多采用商品活性炭為吸附劑，目前人們試圖研發(fā)更廉價、更有效的吸附材料以取代活性炭來進(jìn)一步提高吸附效率并降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合型吸附劑。本發(fā)明的改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑，是由以下工藝制備而成
(1)將含有磺酸基的表面活性劑溶于水中，攪拌配制成濃度0. 07、. lmol/L的混合溶液。所述含有磺酸基的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基苯磺酸鈉、仲烷基苯磺酸鈉等苯基磺酸鹽，脂肪酸甲酯磺酸鈉、全氟辛烷磺酸鈉等鏈烴磺酸鹽。(2)加入含有磺酸基的表面活性劑質(zhì)量0. 2^0. 5倍的苯胺單體，攪拌2飛小時；
(3)加入苯胺單體質(zhì)量0.5^0. 8倍、用酸處理過的坡縷石，攪拌4飛小時，使苯胺單體可以進(jìn)入坡縷石的孔徑之中；
(4)加入苯胺單體等摩爾量的引發(fā)劑過硫酸銨，繼續(xù)攪拌2(Γ24小時；抽濾，洗滌固體沉淀；(5)于6(T8(TC真空干燥，研磨，得到坡縷石摻雜的聚苯胺吸附劑。下面通過紅外光譜和熱重曲線對本發(fā)明的改性聚苯胺吸附劑的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行說明。1、 紅外光譜
圖1為本發(fā)明改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合型吸附劑與改性聚苯胺吸附劑(PANSDBS)的紅外光譜對比圖。從圖1可以看出除了有聚苯胺的特征峰以外在1658CHT1處還有了坡縷石的特征峰，說明PANSDBS已與坡縷石成功復(fù)合。2、掃面電鏡
圖2為PANSDBS (a)與本發(fā)明改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合材料(b)的掃描電鏡對比圖。 由圖a可見，PANSDBS是由許多小顆粒團聚在一起的塊狀，而圖b中坡縷石摻雜在塊狀 PANSDBS 間。3、XRD
圖3是PANSDBS、改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合材料的XRD對比圖。從圖中可以看出，改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合材料在5 70度的范圍內(nèi)出現(xiàn)了坡縷石的對應(yīng)特征峰，進(jìn)一步證明了 PANSDBS已與坡縷石成功復(fù)合。4、熱重分析
圖4為本發(fā)明制備的改性聚苯胺_坡縷石復(fù)合材料吸附劑的熱重曲線。從圖4中可以看出，吸附劑的在(Tiocrc的熱穩(wěn)定性是很好的，當(dāng)溫度升到ioo°c，改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合材料吸附劑的分解量僅為3. 4022%。綜上所述，本發(fā)明將原本對陽離子染料吸附性能不明顯的聚苯胺和十二烷基苯磺酸鈉等含有磺酸基的表面活性劑相互結(jié)合，使聚苯胺分子鏈嫁接上具有吸附陽離子性能的磺酸基；同時由于表面活性劑的存在改變了聚合物的內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)，增強了材料的吸附性和穩(wěn)定性。而聚苯胺眾所周知由于它的比表面積大，同時表面有羥基基團存在可以吸附重金屬離子。坡縷石是一種層鏈狀鎂鋁硅酸鹽粘土礦物，具有特殊的纖維狀晶體形態(tài)，其內(nèi)部多孔道，比表面積大，對重金屬離子具有良好的吸附性能。但其對染料吸附較差。本發(fā)明將改性聚苯胺和坡縷石復(fù)合，利用兩者的協(xié)同作用，得到的復(fù)合型吸附劑對染料廢水和含有重金屬離子與苯酚的工業(yè)污水都有良好的吸附能力。同時該復(fù)合型吸附劑還具有制備方便、價格低廉、成本低；化學(xué)穩(wěn)定性好，易于分離，可循環(huán)使用，對環(huán)境不造成二次污染等優(yōu)點，是一種很有潛力的污水吸附材料。大量實驗證明，本發(fā)明復(fù)合型吸附劑的用量與待處理的廢水量的比例為 1 2000^1 15000，攪拌3(Γ60分鐘后靜置40分鐘將吸附劑與污水固液分離，處理過的污水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)；本發(fā)明材料可以廣泛用于染料廢水和含有重金屬離子的工業(yè)污水的凈化和處理。


圖1為摻雜坡縷石的PANSDBS與PANSDBS的紅外光譜對比圖。圖2為摻雜坡縷石的PANSDBS與PANSDBS的掃描電鏡對比圖。圖3為摻雜坡縷石的PANSDBS、PANSDBS和坡縷石的XRD對比圖。圖4為本發(fā)明制備的坡縷石摻雜的PANSDBS吸附劑的熱重曲線。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明吸附劑的制備及處理工業(yè)污水的方法作進(jìn)一步說明。實施例一 改性聚苯胺_坡縷石復(fù)合吸附劑的制備
將IOg十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶解于500毫升水中，攪拌2飛小時；加入2g苯胺 (AN)，繼續(xù)攪拌2飛小時；加入Ig酸處理過的坡縷石，攪拌4小時；加入4. 9g過硫酸銨，繼續(xù)攪拌24小時；抽濾，洗滌固體沉淀；真空烘箱60°C干燥8小時，研磨成粉末，得到改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑。實施例二 改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑的制備
將IOg十六烷基苯磺酸鈉溶解于500毫升水中，攪拌2飛小時；加入3g苯胺(AN)，繼續(xù)攪拌2飛小時；加入1.5g酸處理過的坡縷石，攪拌4小時；加入7. 4g過硫酸銨，繼續(xù)攪拌 24小時；抽濾，洗滌固體沉淀；真空烘箱60°C干燥8小時，研磨成粉末，得到改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑。實施例三改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑的制備
將IOg全氟辛烷磺酸鈉溶解于500毫升水中，攪拌2飛小時；加入4g苯胺(AN)，繼續(xù)攪拌2飛小時；加入2 g酸處理過的坡縷石，攪拌4小時；加入9. Sg過硫酸銨，繼續(xù)攪拌24 小時；抽濾，洗滌固體沉淀；真空烘箱60°C干燥8小時，研磨成粉末，得到改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑。實施例四改性聚苯胺_坡縷石復(fù)合吸附劑的制備
將IOg脂肪酸甲酯磺酸鈉溶解于500毫升水中，攪拌2飛小時；加入5g苯胺(AN)，繼續(xù)攪拌2飛小時；加入3g酸處理過的坡縷石，攪拌4小時；加入8. Sg過硫酸銨，繼續(xù)攪拌24 小時；抽濾，洗滌固體沉淀；真空烘箱60°C干燥8小時，研磨成粉末，得到改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑。實施例五改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑對亞甲基藍(lán)的吸附試驗
取50mg吸附劑，投入初始濃度為100mg/L的IOOml亞甲基藍(lán)溶液中，攪拌吸附2小時后，離心分離吸附劑后，用紫外分光光度計(TU-1901型)測量亞甲基藍(lán)濃度為0. 98mg/L，吸附率為99. 02%。實施例六改性聚苯胺_坡縷石復(fù)合吸附劑對羅丹明B的吸附試驗
取50mg吸附劑，投入初始濃度為100mg/L的IOOml羅丹明B溶液中，攪拌吸附2小時后，離心分離吸附劑后，用紫外分光光度計(TU-1901型)測量羅丹明B濃度為2. 7mg/L，吸附率為97. 3%ο實施例七改性聚苯胺_坡縷石復(fù)合吸附劑重復(fù)利用實驗
取50mg吸附劑，投入初始濃度為100mg/L的100ml亞甲基藍(lán)溶液中，攪拌吸附2小時后，在緩沖溶液下脫附染料，循環(huán)五次后測得吸附劑對100mg/L的亞甲基藍(lán)的吸附率可以達(dá)到93%以上。實施例八改性聚苯胺_坡縷石復(fù)合吸附劑對AgNO3溶液的吸附試驗
取50mg吸附劑，投入初始濃度為200mmg/L的100ml硝酸汞溶液中，攪拌吸附5小時后，離心分離吸附劑后，用佛爾哈德法滴定清液中汞離子和含量，結(jié)果表明，PANSDBS吸附劑對汞離子的吸附率為95. 7%。 實施例九改性聚苯胺_坡縷石復(fù)合吸附劑對苯酚溶液的吸附試驗
取50mg吸附劑，投入初始 濃度為100mmg/L的IOOml苯酚溶液中，攪拌吸附4小時，離心分離吸附劑后，用四氨基安替比林法測量溶液中苯酚的含量，結(jié)果表明，吸附劑對苯酚的吸附率為93. 4%。
權(quán)利要求
1.一種改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑，是由以下工藝制備而成(1)將含有磺酸基的表面活性劑溶于水中，攪拌配制成濃度0.07、. lmol/L的混合溶液；(2)加入含有磺酸基的表面活性劑質(zhì)量0.2^0. 5倍的苯胺單體，攪拌2飛小時；(3)加入苯胺單體質(zhì)量0.5^0. 8倍、用酸處理過的坡縷石，攪拌4飛小時，使苯胺單體可以進(jìn)入坡縷石的孔徑之中；(4)加入苯胺單體等摩爾量的引發(fā)劑過硫酸銨，繼續(xù)攪拌2(Γ24小時；抽濾，洗滌固體沉淀；(5)于6(T8(TC真空干燥，研磨，得到坡縷石摻雜的聚苯胺吸附劑。
2.如權(quán)利要求1所述改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑，其特征在于所述含有磺酸基的表面活性劑為苯基磺酸鹽、鏈烴磺酸鹽。
3.如權(quán)利要求1所述改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑用于吸附工業(yè)污水中的重金屬離子。
4.如權(quán)利要求1所述改性聚苯胺_坡縷石復(fù)合吸附劑用于吸附工業(yè)污水中的苯酚。
5.如權(quán)利要求1所述改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑用于吸附工業(yè)污水中的陽離子染料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改性聚苯胺-坡縷石復(fù)合吸附劑，其以十二烷基苯磺酸鈉等含有磺酸基的表面活性劑，將苯胺單體改性聚合后再與坡縷石復(fù)合，利用兩者的協(xié)同作用，得到的復(fù)合型吸附劑對染料廢水和含有重金屬離子與苯酚的工業(yè)污水都具有良好的吸附能力。同時該復(fù)合型吸附劑制備方便、價格低廉、成本低；化學(xué)穩(wěn)定性好，易于分離，可循環(huán)使用，對環(huán)境不造成二次污染等優(yōu)點，是一種很有潛力的污水吸附材料，可廣泛用于染料廢水和含有重金屬離子的工業(yè)污水的凈化和處理。
文檔編號C02F1/28GK102430399SQ201110341510
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者安寧, 張哲 , 惠娟, 李佳佳, 武戰(zhàn)翠, 王其召, 雷自強 申請人:西北師范大學(xué)