專利名稱：聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)廢水處理材料，具體涉及聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊。
背景技術(shù)：
鉛離子作為一種重金屬離子，其本身具有相當(dāng)大的毒性，若將含有鉛離子的廢液直接排 放將對(duì)環(huán)境造成很大的危害，因此需要對(duì)排放的廢液進(jìn)行處理。采用化學(xué)氧化聚合法合成的 聚間苯二胺對(duì)鉛離子有著良好的吸附性能(Mei-Rong Huang， Qian-Yun Peng, Xin-Gui Li. Rapid and Effective Adsorption of Lead Ions on Fine Polyphenylenediamine Microparticles. Chemistry, A European Journal, 2006, 12, 4341-4350。 黃美榮，李新 貴，彭前云聚苯二胺用作鉛離子吸附劑，公開號(hào)CN1840235)。但由于生成的初生聚合物本 身為粉末狀，直接使用存在諸多不便。因此，有必要將其包埋成毫米級(jí)以上顆粒，以便于固 液分離，使其在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域具有真正的實(shí)際應(yīng)用潛力。
常用的包埋劑有海藻酸鈉、PVA (聚乙烯醇)、聚丙烯酰胺、明膠、卡拉膠等。其中聚乙 烯醇是一種新型固定化載體，具有強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗微生物分解能力強(qiáng)、對(duì)微生物 無(wú)毒、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，是一種具有實(shí)用潛力的包埋材料。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外獲得了較 廣泛的研究。目前聚乙烯醇的包埋一般是用硼酸來(lái)做交聯(lián)劑，這樣由于交聯(lián)的作用會(huì)使得包 埋小球的機(jī)械強(qiáng)度高,使用壽命長(zhǎng)，且彈性好。但是同時(shí)交聯(lián)作用會(huì)使得包埋小球內(nèi)部生成致 密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，影響了小球的傳質(zhì)性能。采用聚乙烯醇一硼酸交聯(lián)包埋方法來(lái)包埋聚間苯二 胺，包埋后吸附劑的吸附性能與粉末狀相比有所下降。近年來(lái)不斷有人對(duì)聚乙烯醇一硼酸交 聯(lián)包埋方法進(jìn)行改進(jìn)，有人以海藻酸鈉作為添加劑來(lái)克服聚乙烯醇-H3B(V法固定化成球難的 缺點(diǎn)(李峰，呂錫武，嚴(yán)偉.聚乙烯醇作為固定化細(xì)胞包埋劑的研究，中國(guó)給水排水，2000， 16 (12): 14-17)。有人加CaC03來(lái)增加聚乙烯醇顆粒的通透性。在聚乙烯醇中加入Si02， 不僅可以增加顆粒的比重，減少在制球和處理過(guò)程中的上浮現(xiàn)象，而且可以與加入的鈣鹽生 成CaO，Si02膠可以進(jìn)一步增加顆粒運(yùn)行的穩(wěn)定性(閔航，鄭耀通，錢澤澍，等.聚乙烯醇 包埋厭氧活性污泥處理廢水的最優(yōu)化條件研究，環(huán)境科學(xué)，1994， 15 (5): 10~14)。有人采 用延時(shí)包埋方法使所制得的固定化凝膠顆粒的網(wǎng)絡(luò)密實(shí)均勻，網(wǎng)絲相互聯(lián)結(jié)。這使顆粒的水溶 膨脹性得到了一定程度的抑制(李花子，王建龍，施漢昌，等.聚乙烯醇一硼酸固定化方法 的改進(jìn).環(huán)境科學(xué)研究，2002， 12(5): 25-27)。以上都是在以硼酸做交聯(lián)劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行
3的改進(jìn)的嘗試，但還沒有不用硼酸做交聯(lián)劑而單純使用聚乙烯醇作為包埋劑的報(bào)道。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種操作簡(jiǎn)易、成本低廉、吸附效果優(yōu)異的聚乙烯醇包埋的 聚間苯二胺吸附塊，此吸附塊在包埋后對(duì)聚間苯二胺吸附劑性能影響不大。 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊，吸附塊包括由聚乙烯醇組成的無(wú)規(guī)線團(tuán)狀的骨 架結(jié)構(gòu)，骨架結(jié)構(gòu)間布有聚間苯二胺粉。
較佳的，上述聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊的粒徑(最大尺寸)為5-30mm。 上述吸附塊可采用下列方法制備
將聚乙烯醇制成重量含量為7.5% 8.5%的溶液，按照聚間苯二胺和聚乙烯醇重量比為 0.8 2:1將聚間苯二胺加入到所述的聚乙烯醇溶液中混合均勻，干燥，將聚間苯二胺加入到 聚乙烯醇溶液時(shí)，保持溶液的溫度為25 5(TC。
較佳的，聚間苯二胺和聚乙烯醇重量比為1.4 L8:1。
本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的聚乙烯醇直接包埋的聚間苯二胺吸附塊，制備簡(jiǎn)
單，成本低廉。該吸附塊不僅具有一定的機(jī)械性能，而且傳質(zhì)性能良好，能較大程度地保持
粉末狀吸附劑的重金屬離子吸附性能。綜合考慮原料成本、制作成本和吸附性能，用聚乙烯
醇包埋的聚間苯二胺吸附劑具有很大的潛在實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于開發(fā)聚間苯二胺在水處理領(lǐng)
域的應(yīng)用具有重大意義。
本實(shí)用新型所制備的用聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺粉末吸附劑的破損率采用下列方法
測(cè)定
將本實(shí)用新型中制得的用聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附劑制成塊狀，準(zhǔn)確稱取0. 10g 放于50mL蒸餾水中，在30'C的恒溫水浴中攪拌24h，過(guò)濾，取出完好的用聚乙烯醇包埋的聚 間苯二胺吸附劑自然晾干后稱重，根據(jù)處理前后的重量變化計(jì)算破損率。由兩次平行實(shí)驗(yàn)取 其平均值。
本實(shí)用新型所制備的用聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附劑吸附鉛離子吸附容量和去除 率，采用靜態(tài)吸附法檢測(cè)，步驟如下-
稱取含有50mg用聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附劑，置于含有25mL濃度為487. 3mg L—1 的硝酸鉛溶液的錐形瓶中，在20 4(TC下攪拌吸附2小時(shí)，過(guò)濾，用絡(luò)合滴定法測(cè)定濾液中 殘余Pb"濃度^ 。 根據(jù)式(1)和(2)分別計(jì)算吸附劑吸附容量Q (mg g—')及去除率q (%)。(487.3-C')x 0.025 (1) ^ — 0.05
(487.3-C,) ,、
9 = ^-^xl00% (2)
3 487.3
本實(shí)用新型所制備的用聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附劑吸附汞離子吸附容量和去除 率，采用靜態(tài)吸附法檢測(cè)，步驟如下-
稱取含有50mg用聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附劑，置于含有25mL濃度為398mg L/'
的硝酸汞溶液的錐形瓶中，在20 4(TC下攪拌吸附1 30分鐘，過(guò)濾，用絡(luò)合滴定法測(cè)定濾
液中殘余Hg2+濃度C。根據(jù)式(3)和(4)分別計(jì)算吸附劑吸附容量Q (nigg—')及去除率q (%)。 (398-C)x 0.025 (3)
(398-C)x謹(jǐn) (4) 398


圖1聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊示意圖
圖2聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊的骨架示意圖
具體實(shí)施方式
如圖1所示的聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊，吸附塊呈塊狀，粒徑約lOmm,吸附塊
包括由聚乙烯醇組成的無(wú)規(guī)線團(tuán)狀的骨架結(jié)構(gòu)l，骨架結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，骨架結(jié)構(gòu)間布
有聚間苯二胺粉2。
上述吸附塊中的聚間苯二胺采用以下方法制備
將0.08tri01 (8.652g)單體間苯二胺溶解在200mL蒸餾水中，超聲3 5分鐘，促使其充 分溶解，然后將單體溶液置于30。C水浴中，平衡半小時(shí)。將0.08mol(18.256g)的氧化劑過(guò)硫 酸銨溶解在100mL蒸餾水中，也將其維持在30。C。將該過(guò)硫酸銨溶液加到上述單體溶液中。 反應(yīng)24小時(shí)，抽濾，并用蒸餾水在漏斗中清洗產(chǎn)物，直至用BaCl2溶液檢驗(yàn)無(wú)硫酸根離子。洗 凈后抽干，將產(chǎn)物在50°C下干燥3天，得到聚間苯二胺，產(chǎn)率80.6%。
上述聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊采用下述方案制備
將4g聚乙烯醇溶于46mL 90'C左右熱水中，待溶解后將其冷卻至40'C左右，配制成重量 濃度為8wt^的聚乙烯醇溶液。量取10raL該聚乙烯醇溶液至200mL燒杯中，加入0. 8g聚間苯 二胺粉末，用玻璃棒攪拌均勻并超聲處理20分鐘左右，促使二者混合均勻，4(TC左右交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行24小時(shí)。將該混和液倒入干凈干燥的培養(yǎng)皿里，使其鋪展成約5mm厚的平板。在40 "C干燥后，然后將膜分割成10mra見方的塊狀備用。經(jīng)破損率試驗(yàn)，用聚乙烯醇包埋的聚間苯 二胺吸附劑破損率為10.2%。經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測(cè)，未經(jīng)溶脹的用聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺 吸附劑對(duì)25mL初始濃度為487. 3mg L—1的硝酸汞吸附2小時(shí)，測(cè)得吸附容量為181. 03mg/g， 去除率為74. 30%。
獲得的塊狀用聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附劑在蒸餾水中溶脹4小時(shí)后，采用靜態(tài)吸 附法檢測(cè)，測(cè)得對(duì)25mL濃度為487. 3mg L—1的硝酸鉛的吸附容量為183. 27mg/g，去除率為 75.22%;溶脹時(shí)間改為6小時(shí)，采用靜態(tài)吸附法檢測(cè)，吸附容量為188.00mg/g，去除率為 77.16%;溶脹時(shí)間改為8小時(shí)，采用靜態(tài)吸附法檢測(cè)，吸附容量為190.58mg/g，去除率為 78.22%;溶脹時(shí)間改為10小時(shí)，采用靜態(tài)吸附法檢測(cè)，吸附容量為190.61mg/g，去除率為 78. 23%。
未經(jīng)溶脹的用聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附劑，對(duì)25mL初始濃度為398 mg L—'的硝 酸汞分別吸附1分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘、30分鐘后，吸附容量分別為118mg/g、156mg/g、 185mg/g、 187mg/g、 189mg/g，去除率分別為59%， 78%、 92%、 93%、 94%。
權(quán)利要求1. 一種聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊，其特征在于，所述吸附塊包括由聚乙烯醇組成的無(wú)規(guī)線團(tuán)狀的骨架結(jié)構(gòu)，骨架結(jié)構(gòu)間布有聚間苯二胺粉。
2. 如權(quán)利要求1所述聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊，其特征在于，所述聚乙烯醇包埋 的聚間苯二胺吸附塊的粒徑為5-30mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊，吸附塊包括由聚乙烯醇組成的無(wú)規(guī)線團(tuán)狀的骨架結(jié)構(gòu)，骨架結(jié)構(gòu)間布有聚間苯二胺粉。本實(shí)用新型的聚乙烯醇包埋的聚間苯二胺吸附塊可用于吸附重金屬離子，尤其是鉛離子。
文檔編號(hào)B01J20/22GK201283290SQ20082015429
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者李新貴, 謝素芬, 黃美榮 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)