本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑及其制備方法與應(yīng)用,尤其是涉及一種胺基化改性的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù):
隨著我國工業(yè)的發(fā)展,各種重金屬污水都排入水體中,造成水體的重金屬污染情況日漸嚴(yán)重,重金屬污染具有易附集、不可逆、持續(xù)時(shí)間長等特點(diǎn),能夠在水、大氣、土壤之間相互遷移轉(zhuǎn)化,因此難以除去。工業(yè)生產(chǎn)中常見的重金屬有銅、鎘、鉻、鉛等,它們在人體內(nèi)的濃度高于一定值時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出很高的毒性,對身體健康產(chǎn)生不利影響,從而導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。如何高效地治理重金屬廢水成為水處理研究的熱點(diǎn)。
目前,去除重金屬的常見方法一般分為三大類:物理法、化學(xué)法、生物法。物理法主要包括離子交換法、電滲析法、溶劑萃取法、吸附法、液膜法、蒸發(fā)法和反滲透法等;化學(xué)法主要包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法、上浮分離法、鐵氧體沉淀法、電解沉淀法、隔膜沉淀法、氧化還原法和鐵粉法等;生物法主要包括生物吸附法、生物絮凝法、生物和植物修復(fù)等方法。在上述方法中,吸附法是一種操作簡單、成本低、效果好的水體重金屬的處理方法。
現(xiàn)有研究表明,殼聚糖含有豐富的羥基和氨基,其對重金屬物質(zhì)具有較強(qiáng)的吸附去除效果,但是由于其只溶解于弱酸性的環(huán)境中,機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性也較弱,這也很大程度地限制了其應(yīng)用。因此,有必要對其進(jìn)行相關(guān)的物理和化學(xué)改性。然而,現(xiàn)有的改性方法由于交聯(lián)劑和殼聚糖分子中的氨基作用,會(huì)消耗大量殼聚糖本身含有的氨基,降低了改性后殼聚糖的活性吸附官能團(tuán)的含量,嚴(yán)重影響改性后殼聚糖的吸附性能,降低了吸附容量。
申請?zhí)枮?01210235802.1的中國發(fā)明專利公開了一種1,6-己二胺改性的殼聚糖基磁性吸附劑,制備方法包括以下步驟:(1)殼聚糖基磁性吸附劑的制備:殼聚糖和fe3o4在乙酸水溶液中超聲分散,恒溫條件下依次加入液體石蠟、司班80、乙酸乙酯、戊二醛水溶液,調(diào)ph至7-9,保溫反應(yīng),純化后即得殼聚糖基磁性吸附劑;(2)活化的殼聚糖基磁性吸附劑的制備:殼聚糖基磁性吸附劑在naoh水溶液和二甲亞砜的混合溶液中與環(huán)氧氯丙烷活化反應(yīng),純化后即得活化的殼聚糖基磁性吸附劑;(3)1,6-己二胺改性的殼聚糖基磁性吸附劑的制備:活化的殼聚糖基磁性吸附劑與1,6-己二胺反應(yīng),純化后即得1,6-己二胺改性的殼聚糖基磁性吸附劑。上述專利技術(shù)由于交聯(lián)劑和殼聚糖分子中的氨基作用,會(huì)消耗大量殼聚糖本身含有的氨基,降低了改性后殼聚糖的活性吸附官能團(tuán)的含量,這也大大影響了改性后殼聚糖的吸附性能,降低了吸附容量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種機(jī)械強(qiáng)度高、磁回收能力強(qiáng)、吸附量大的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法,該方法具體包括以下步驟:
步驟(1):將苯乙烯單體和丙烯酸單體加入到去離子水中,攪拌混合,再加入過硫酸鹽水溶液,升溫至65-76℃,攪拌反應(yīng)12-20小時(shí),后經(jīng)離心分離,保留固體物質(zhì),再經(jīng)水洗、超聲、干燥,得到白色固體,即羧酸化聚苯乙烯微球;
步驟(2):將步驟(1)制得的羧酸化聚苯乙烯微球超聲分散在去離子水中,形成乳液,予以惰性氣體保護(hù),并置于冰水浴中,再加入溶解有fecl3·6h2o和fecl2·4h2o的水溶液,持續(xù)攪拌反應(yīng)0.5-1小時(shí),移除冰水浴,再置于80-85℃的水浴當(dāng)中,觀察乳液顏色變化,待乳液顏色變成暗黃色之后,逐滴加入氨水,持續(xù)攪拌反應(yīng)0.5-1小時(shí),待反應(yīng)結(jié)束后,冷卻至室溫,制得磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4;
步驟(3):將殼聚糖加入到乙酸溶液中,超聲分散,制得殼聚糖的乙酸溶液,將步驟(2)制得的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4超聲分散在去離子水中,再逐滴加入到殼聚糖的乙酸溶液中,常溫下持續(xù)攪拌2.5-3小時(shí),離心分離,保留固體,并分散在去離子水中,隨后加入戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),產(chǎn)物用磁鐵分離,后經(jīng)水洗、超聲,制得包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs;
步驟(4):將步驟(3)制得的包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs分散在去離子水中,加入dmf(即二甲基甲酰胺)和ma(即丙烯酸甲酯),于35-40℃下緩慢攪拌36-48小時(shí)進(jìn)行預(yù)處理,待預(yù)處理結(jié)束后,用磁鐵回收經(jīng)預(yù)處理的包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs,洗滌,再分散于聚乙烯亞胺溶液中,進(jìn)行氨基化改性反應(yīng),待反應(yīng)結(jié)束后,收集產(chǎn)物,經(jīng)洗滌、干燥后,即制得所述的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑ps/fe3o4/cs-pei。
步驟(1)所述的苯乙烯單體、丙烯酸單體與過硫酸鹽的質(zhì)量比為8-12:1:0.1。
步驟(1)所述的過硫酸鹽水溶液中過硫酸鹽的質(zhì)量濃度為0.01-0.03g/ml,所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀。
步驟(2)所述的羧酸化聚苯乙烯微球與fecl3·6h2o、fecl2·4h2o的質(zhì)量比為1:0.4:0.2-0.3。
步驟(3)所述的殼聚糖在乙酸溶液中的質(zhì)量百分含量為0.8-1.2%,所述的殼聚糖與磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4的質(zhì)量比為1:1。
步驟(3)所述的交聯(lián)反應(yīng)的條件為:控制反應(yīng)溫度為35-42℃,反應(yīng)1.5-2小時(shí)。
步驟(4)所述的dmf(即二甲基甲酰胺)、ma(即丙烯酸甲酯)與去離子水的體積比為4:1:4,所述的包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs在去離子水中的質(zhì)量濃度為0.002-0.003g/ml。
步驟(4)所述的聚乙烯亞胺溶液為質(zhì)量百分含量為0.8-1.2%的聚乙烯亞胺溶液,所述的氨基化改性反應(yīng)的條件為:控制反應(yīng)溫度為76-82℃,反應(yīng)10-12小時(shí)。
步驟(4)所述的聚乙烯亞胺與ps/fe3o4/cs的質(zhì)量比約為1:1。
步驟(4)所述的聚乙烯亞胺的相對分子質(zhì)量約為4300-6500。
采用上述方法制備而成的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑,該復(fù)合吸附劑包括磁性聚苯乙烯基底以及包覆在磁性聚苯乙烯基底外層的氨基化改性殼聚糖,所述的磁性聚苯乙烯基底為圓球形,粒徑為280-320nm。
磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑的應(yīng)用,所述的復(fù)合吸附劑用于吸附水體中的重金屬離子,尤其是對重金屬銅離子的吸附最為顯著。
在實(shí)際制備過程中,當(dāng)制備羧酸化聚苯乙烯微球時(shí),通過控制苯乙烯單體和丙烯酸單體的比例及過硫酸鉀的量,使得制備的羧酸化基苯乙烯微球的粒徑控制在300nm左右;當(dāng)在聚苯乙烯微球表面沉淀四氧化三鐵顆粒時(shí),控制四氧化三鐵顆粒的粒徑在10nm左右。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路主要是以殼聚糖為吸附重金屬離子主體,內(nèi)部以粒徑約為300nm的磁性聚苯乙烯為基底材料,增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度及磁回收能力,對外表面的殼聚糖進(jìn)行胺基化改性,接上聚乙烯亞胺,提高其吸附重金屬的能力。具體來說,本發(fā)明先制備基底材料聚苯乙烯ps,然后,通過共沉淀法在聚苯乙烯微球的表面接上fe3o4,使復(fù)合微球帶有磁性,在吸附重金屬離子后便于分離,然后在ps/fe3o4的外層包覆上一層交聯(lián)的殼聚糖,最后,為了提高材料的吸附性能,對ps/fe3o4/cs進(jìn)行化學(xué)改性,在材料的表面接上聚乙烯亞胺,使得復(fù)合材料的表面含有大量的氨基和亞氨基。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明復(fù)合吸附劑具備快速吸附動(dòng)力學(xué)、磁性回收和高吸附量(表面豐富的功能團(tuán))的共同特性,對重金屬具有快速吸附性,自身循環(huán)回收性能好,具有以下特點(diǎn):
1)以殼聚糖為吸附重金屬離子主體,內(nèi)部以粒徑約為300nm的磁性聚苯乙烯為基底材料,增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度及磁回收能力,對外表面的殼聚糖進(jìn)行胺基化改性,接上聚乙烯亞胺,提高其吸附重金屬的能力;
2)制備工藝簡單,條件溫和,可控性好,制得的復(fù)合吸附劑機(jī)械強(qiáng)度高,磁回收能力強(qiáng),吸附量大,易于工業(yè)化擴(kuò)大生產(chǎn),具有很好的應(yīng)用前景。
附圖說明
圖1中(a)為ps球的tem譜圖,(b)為ps球的sem譜圖,(c)為ps/fe3o4的tem譜圖,(d)為ps/fe3o4的sem譜圖,(e)為ps/fe3o4/cs的tem譜圖,(f)為ps/fe3o4/cs-pei的tem譜圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1:
取250ml的四頸燒瓶,其中加入90ml的去離子水,常溫下通氮?dú)獗Wo(hù)(排掉水體中的氧氣),然后稱取10g苯乙烯單體和1.0g的丙烯酸單體加入到去離子水中,攪拌約10分鐘后,稱取100mg過硫酸鉀溶解于5ml去離子水當(dāng)中,加入到上述溶液當(dāng)中,升溫至75℃左右,使用機(jī)械攪拌,轉(zhuǎn)速在140-150rpm,反應(yīng)持續(xù)20h,終止反應(yīng)。對得到的羧酸化聚苯乙烯微球溶液進(jìn)行離心分離,轉(zhuǎn)速12000rpm,時(shí)間35min以上,然后用水洗,超聲,再離心分離,重復(fù)三次,最后60℃干燥箱干燥,得到白色固體。
磁性羧酸化聚苯乙烯復(fù)合微球的制備是通過共沉淀方法將fe3o4納米顆粒均勻的覆蓋在聚苯乙烯微球表面。實(shí)驗(yàn)方法和步驟如下:1.0g聚苯乙烯微球超聲分散在100ml去離子水當(dāng)中,置于冰水浴中,通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。然后稱取0.4gfecl3·6h2o和0.268gfecl2·4h2o溶解在10ml的去離子水中,加入到上述乳液中,持續(xù)攪拌,形成亮黃色混合液,穩(wěn)定反應(yīng)1h。之后移除冰浴,置于85℃水浴當(dāng)中,乳液顏色成暗黃色之后,逐滴加入12.5ml氨水,隨著氨水的加入,反應(yīng)溶液會(huì)逐漸變成黑色,反應(yīng)在85℃下持續(xù)攪拌約1h,轉(zhuǎn)速為340rpm。冷卻至室溫之后,得到最終產(chǎn)物ps/fe3o4。產(chǎn)物可在有磁鐵的吸附下快速沉降,水和乙醇各洗三遍,放入真空烘箱中烘干。
稱取0.5g殼聚糖,將其超聲分散于50ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0wt%的乙酸溶液中,制備得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0wt%的殼聚糖溶液。稱取0.5g磁性聚苯乙烯微球,將其超聲分散在50ml去離子水當(dāng)中,然后將所得的磁性聚苯乙烯微球溶液滴加到之前制得的1.0wt%的殼聚糖溶液當(dāng)中,常溫下持續(xù)攪拌3h,得到殼聚糖包裹的磁性聚苯乙烯微球。將得到的產(chǎn)品離心分離和多次的水洗滌移除游離的未包覆上的殼聚糖,然后將其分散于50ml去離子水中,滴加2ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%的戊二醛進(jìn)行交聯(lián),反應(yīng)在40℃條件下反應(yīng)2h。所得產(chǎn)品用磁鐵分離,水洗,超聲,反復(fù)三次,最終產(chǎn)品分散在100ml去離子水中,儲(chǔ)存待用。
首先,將40ml的dmf和10ml的ma加入到包含有0.1gps/fe3o4/cs微球的40ml水中,反應(yīng)物在40℃下緩慢攪拌,持續(xù)48h。然后,將預(yù)處理好的ps/fe3o4/cs微球用磁鐵回收,水和乙醇分別洗3次。然后,將其分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%pei溶液中,反應(yīng)在80℃下持續(xù)12h。最后,產(chǎn)品ps/fe3o4/cs-pei微球用磁鐵回收,水和乙醇分別洗3次,然后放入真空烘箱中干燥。
圖1中(a)為ps球的tem譜圖,(b)為ps球的sem譜圖,(c)為ps/fe3o4的tem譜圖,(d)為ps/fe3o4的sem譜圖,(e)為ps/fe3o4/cs的tem譜圖,(f)為ps/fe3o4/cs-pei的tem譜圖。
實(shí)施例2:
磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法,具體包括以下步驟:
步驟(1):將苯乙烯單體和丙烯酸單體加入到去離子水中,攪拌混合,再加入過硫酸鹽水溶液,升溫至65℃,攪拌反應(yīng)20小時(shí),后經(jīng)離心分離,保留固體物質(zhì),再經(jīng)水洗、超聲、干燥,得到白色固體,即羧酸化聚苯乙烯微球;
步驟(2):將步驟(1)制得的羧酸化聚苯乙烯微球超聲分散在去離子水中,形成乳液,予以惰性氣體保護(hù),并置于冰水浴中,再加入溶解有fecl3·6h2o和fecl2·4h2o的水溶液,持續(xù)攪拌反應(yīng)1小時(shí),移除冰水浴,再置于85℃的水浴當(dāng)中,觀察乳液顏色變化,待乳液顏色變成暗黃色之后,逐滴加入氨水,持續(xù)攪拌反應(yīng)1小時(shí),待反應(yīng)結(jié)束后,冷卻至室溫,制得磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4;
步驟(3):將殼聚糖加入到乙酸溶液中,超聲分散,制得殼聚糖的乙酸溶液,將步驟(2)制得的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4超聲分散在去離子水中,再逐滴加入到殼聚糖的乙酸溶液中,常溫下持續(xù)攪拌3小時(shí),離心分離,保留固體,并分散在去離子水中,隨后加入戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),產(chǎn)物用磁鐵分離,后經(jīng)水洗、超聲,制得包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs;
步驟(4):將步驟(3)制得的包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs分散在去離子水中,加入dmf和ma,于40℃下緩慢攪拌36小時(shí)進(jìn)行預(yù)處理,待預(yù)處理結(jié)束后,用磁鐵回收經(jīng)預(yù)處理的包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs,洗滌,再分散于聚乙烯亞胺溶液中,進(jìn)行氨基化改性反應(yīng),待反應(yīng)結(jié)束后,收集產(chǎn)物,經(jīng)洗滌、干燥后,即制得所述的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑ps/fe3o4/cs-pei。
步驟(1)中苯乙烯單體、丙烯酸單體與過硫酸鹽的質(zhì)量比為8:1:0.1。
步驟(1)中過硫酸鹽水溶液中過硫酸鹽的質(zhì)量濃度為0.01g/ml,過硫酸鹽為過硫酸鉀。
步驟(2)中羧酸化聚苯乙烯微球與fecl3·6h2o、fecl2·4h2o的質(zhì)量比為1:0.4:0.2。
步驟(3)中殼聚糖在乙酸溶液中的質(zhì)量百分含量為0.8%,殼聚糖與磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4的質(zhì)量比為1:1。
步驟(3)中交聯(lián)反應(yīng)的條件為:控制反應(yīng)溫度為35℃,反應(yīng)2小時(shí)。
步驟(4)中dmf、ma與去離子水的體積比為4:1:4,包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs在去離子水中的質(zhì)量濃度為0.002g/ml。
步驟(4)中聚乙烯亞胺溶液為質(zhì)量百分含量為0.8%的聚乙烯亞胺溶液,氨基化改性反應(yīng)的條件為:控制反應(yīng)溫度為76℃,反應(yīng)12小時(shí)。
步驟(4)中聚乙烯亞胺與ps/fe3o4/cs的質(zhì)量比約為1:1,聚乙烯亞胺的相對分子質(zhì)量約為4300。
本實(shí)施例制備而成的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑包括磁性聚苯乙烯基底以及包覆在磁性聚苯乙烯基底外層的氨基化改性殼聚糖,磁性聚苯乙烯基底為圓球形,粒徑為280nm。
本實(shí)施例磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑用于吸附水體中的重金屬離子。
實(shí)施例3:
磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法,具體包括以下步驟:
步驟(1):將苯乙烯單體和丙烯酸單體加入到去離子水中,攪拌混合,再加入過硫酸鹽水溶液,升溫至76℃,攪拌反應(yīng)12小時(shí),后經(jīng)離心分離,保留固體物質(zhì),再經(jīng)水洗、超聲、干燥,得到白色固體,即羧酸化聚苯乙烯微球;
步驟(2):將步驟(1)制得的羧酸化聚苯乙烯微球超聲分散在去離子水中,形成乳液,予以惰性氣體保護(hù),并置于冰水浴中,再加入溶解有fecl3·6h2o和fecl2·4h2o的水溶液,持續(xù)攪拌反應(yīng)0.5小時(shí),移除冰水浴,再置于80℃的水浴當(dāng)中,觀察乳液顏色變化,待乳液顏色變成暗黃色之后,逐滴加入氨水,持續(xù)攪拌反應(yīng)0.5小時(shí),待反應(yīng)結(jié)束后,冷卻至室溫,制得磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4;
步驟(3):將殼聚糖加入到乙酸溶液中,超聲分散,制得殼聚糖的乙酸溶液,將步驟(2)制得的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4超聲分散在去離子水中,再逐滴加入到殼聚糖的乙酸溶液中,常溫下持續(xù)攪拌2.5小時(shí),離心分離,保留固體,并分散在去離子水中,隨后加入戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),產(chǎn)物用磁鐵分離,后經(jīng)水洗、超聲,制得包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs;
步驟(4):將步驟(3)制得的包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs分散在去離子水中,加入dmf和ma,于35℃下緩慢攪拌48小時(shí)進(jìn)行預(yù)處理,待預(yù)處理結(jié)束后,用磁鐵回收經(jīng)預(yù)處理的包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs,洗滌,再分散于聚乙烯亞胺溶液中,進(jìn)行氨基化改性反應(yīng),待反應(yīng)結(jié)束后,收集產(chǎn)物,經(jīng)洗滌、干燥后,即制得所述的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑ps/fe3o4/cs-pei。
步驟(1)中苯乙烯單體、丙烯酸單體與過硫酸鹽的質(zhì)量比為12:1:0.1。
步驟(1)中過硫酸鹽水溶液中過硫酸鹽的質(zhì)量濃度為0.03g/ml,過硫酸鹽為過硫酸鉀。
步驟(2)中羧酸化聚苯乙烯微球與fecl3·6h2o、fecl2·4h2o的質(zhì)量比為1:0.4:0.3。
步驟(3)中殼聚糖在乙酸溶液中的質(zhì)量百分含量為1.2%,殼聚糖與磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4的質(zhì)量比為1:1。
步驟(3)中交聯(lián)反應(yīng)的條件為:控制反應(yīng)溫度為42℃,反應(yīng)1.5小時(shí)。
步驟(4)中dmf、ma與去離子水的體積比為4:1:4,包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs在去離子水中的質(zhì)量濃度為0.003g/ml。
步驟(4)中聚乙烯亞胺溶液為質(zhì)量百分含量為1.2%的聚乙烯亞胺溶液,氨基化改性反應(yīng)的條件為:控制反應(yīng)溫度為82℃,反應(yīng)10小時(shí)。
步驟(4)中聚乙烯亞胺與ps/fe3o4/cs的質(zhì)量比約為1:1,聚乙烯亞胺的相對分子質(zhì)量約為6500。
本實(shí)施例制備而成的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑包括磁性聚苯乙烯基底以及包覆在磁性聚苯乙烯基底外層的氨基化改性殼聚糖,磁性聚苯乙烯基底為圓球形,粒徑為320nm。
本實(shí)施例磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑用于吸附水體中的重金屬離子。
實(shí)施例4:
磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑的制備方法,具體包括以下步驟:
步驟(1):將苯乙烯單體和丙烯酸單體加入到去離子水中,攪拌混合,再加入過硫酸鹽水溶液,升溫至72℃,攪拌反應(yīng)16小時(shí),后經(jīng)離心分離,保留固體物質(zhì),再經(jīng)水洗、超聲、干燥,得到白色固體,即羧酸化聚苯乙烯微球;
步驟(2):將步驟(1)制得的羧酸化聚苯乙烯微球超聲分散在去離子水中,形成乳液,予以惰性氣體保護(hù),并置于冰水浴中,再加入溶解有fecl3·6h2o和fecl2·4h2o的水溶液,持續(xù)攪拌反應(yīng)0.5小時(shí),移除冰水浴,再置于82℃的水浴當(dāng)中,觀察乳液顏色變化,待乳液顏色變成暗黃色之后,逐滴加入氨水,持續(xù)攪拌反應(yīng)1小時(shí),待反應(yīng)結(jié)束后,冷卻至室溫,制得磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4;
步驟(3):將殼聚糖加入到乙酸溶液中,超聲分散,制得殼聚糖的乙酸溶液,將步驟(2)制得的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4超聲分散在去離子水中,再逐滴加入到殼聚糖的乙酸溶液中,常溫下持續(xù)攪拌3小時(shí),離心分離,保留固體,并分散在去離子水中,隨后加入戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),產(chǎn)物用磁鐵分離,后經(jīng)水洗、超聲,制得包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs;
步驟(4):將步驟(3)制得的包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs分散在去離子水中,加入dmf和ma,于35℃下緩慢攪拌42小時(shí)進(jìn)行預(yù)處理,待預(yù)處理結(jié)束后,用磁鐵回收經(jīng)預(yù)處理的包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs,洗滌,再分散于聚乙烯亞胺溶液中,進(jìn)行氨基化改性反應(yīng),待反應(yīng)結(jié)束后,收集產(chǎn)物,經(jīng)洗滌、干燥后,即制得所述的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑ps/fe3o4/cs-pei。
步驟(1)中苯乙烯單體、丙烯酸單體與過硫酸鹽的質(zhì)量比為10:1:0.1。
步驟(1)中過硫酸鹽水溶液中過硫酸鹽的質(zhì)量濃度為0.02g/ml,過硫酸鹽為過硫酸鉀。
步驟(2)中羧酸化聚苯乙烯微球與fecl3·6h2o、fecl2·4h2o的質(zhì)量比為1:0.4:0.25。
步驟(3)中殼聚糖在乙酸溶液中的質(zhì)量百分含量為1.0%,殼聚糖與磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4的質(zhì)量比為1:1。
步驟(3)中交聯(lián)反應(yīng)的條件為:控制反應(yīng)溫度為40℃,反應(yīng)1.5小時(shí)。
步驟(4)中dmf、ma與去離子水的體積比為4:1:4,包裹有殼聚糖的磁性聚苯乙烯微球ps/fe3o4/cs在去離子水中的質(zhì)量濃度為0.0025g/ml。
步驟(4)中聚乙烯亞胺溶液為質(zhì)量百分含量為1.0%的聚乙烯亞胺溶液,氨基化改性反應(yīng)的條件為:控制反應(yīng)溫度為80℃,反應(yīng)11小時(shí)。
步驟(4)中聚乙烯亞胺與ps/fe3o4/cs的質(zhì)量比約為1:1,聚乙烯亞胺的相對分子質(zhì)量約為5000。
本實(shí)施例制備而成的磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑包括磁性聚苯乙烯基底以及包覆在磁性聚苯乙烯基底外層的氨基化改性殼聚糖,磁性聚苯乙烯基底為圓球形,粒徑為310nm。
本實(shí)施例磁性聚苯乙烯基殼聚糖復(fù)合吸附劑用于吸附水體中的重金屬離子。
上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改,并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此,本發(fā)明不限于上述實(shí)施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示,不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。