一種有機(jī)/無機(jī)雜化材料poss-pdmaema兩相吸附有機(jī)染料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工及新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)/無機(jī)雜化材料 POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，工廠排放大量含重金屬離子和染料的廢水，給生態(tài)系 統(tǒng)和人類健康帶來日益嚴(yán)重的污染和危害，有機(jī)染料是世界公認(rèn)的主要化工染料產(chǎn)品之 一，在不斷地生產(chǎn)和開發(fā)資源過程中，不可避免地生產(chǎn)含多種染料和大量染色物的廢水，這 類污水中的有機(jī)污染物具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、色度高、毒性大和難降解等特性，如果不能將其有效 的治理而流入到環(huán)境中會(huì)危害到人類的生存。常見的有機(jī)染料污染主要來源于紡織工廠、 塑料、皮革、涂層、橡膠、油膝和木料等工業(yè)廢水。這些染料所造成的污染主要包括大氣污 染，水體污染和土壤污染等三大污染。據(jù)水污染統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)86 %的城市河段水質(zhì)污染超 標(biāo)，將給生態(tài)環(huán)境和生物種群帶來嚴(yán)重危害。2013年上半年重大水污染事件報(bào)道顯示，在發(fā) 展中國(guó)家，有80 %的疾病是通過飲用了不衛(wèi)生的水而傳播的，全球每年近2000萬人因飲 用不衛(wèi)生水而死亡。隨著現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展，人工合成的有機(jī)染料數(shù)量和種類越來越多，大 多偶氮染料能分解產(chǎn)生20多種致癌芳香胺，經(jīng)過活化作用改變?nèi)梭w的DNA結(jié)構(gòu)引起突變 和誘發(fā)癌癥等嚴(yán)重疾病。為了解決環(huán)境污染問題，研宄人員不斷地開發(fā)和尋找各種污水治 理方法。
[0003] 目前主要的治理方法有膜過濾法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、化學(xué)氧化法、絮凝沉 淀法、化學(xué)氧化法、電化學(xué)法、生物化學(xué)法、光催化氧化法和吸附法等。但是這些方法也存 在種種不足，例如有的方法成本高，有的加入了大量沉淀劑造成二次污染，有的對(duì)條件、設(shè) 備等要求較高，有的吸附效率低等。針對(duì)這些問題，本發(fā)明提出一種有機(jī)/無機(jī)雜化材料 P0SS-聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（POSS-PDMAEMA)兩相吸附有機(jī)染料的方法。有機(jī)/無機(jī)雜 化材料POSS-PDMAEMA具有兩親性，在適當(dāng)?shù)臈l件下可在水溶液中自組裝成膠束，從而把有 機(jī)染料負(fù)載在膠束內(nèi)部，達(dá)到吸附染料的目的。由于PDMAEMA具有溫度響應(yīng)性，達(dá)到一定溫 度并保溫一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)染料的可逆釋放現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)染料的可逆性吸附。而且， 相對(duì)于純聚合物PDMAEMA，有機(jī)/無機(jī)雜化材料POSS-PDMAEMA具有更好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性 以及更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。利用本發(fā)明制備的有機(jī)/無機(jī)雜化材料POSS-PDMAEMA，它在 治理環(huán)境污染方面具有良好的應(yīng)用前景，可用于對(duì)有機(jī)染料進(jìn)行兩相吸附。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種有機(jī)/無機(jī)雜化材料 POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的制備方法。
[0005] 本發(fā)明提出了一種有機(jī)/無機(jī)雜化材料POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的 制備方法，該方法先采用硫醇-烯點(diǎn)擊化學(xué)和RAFT方法聯(lián)用一種有機(jī)/無機(jī)雜化材料 POSS-PDMAEMA，并將POSS-PDMAEMA配置成一定濃度的膠束溶液，然后再將有機(jī)染料（甲基 紅，雙硫腙）溶于有機(jī)溶劑中，配置成一系列不同濃度的染料(油相）溶液，并測(cè)試其兩相吸 附效果，最后再將兩相吸附后的水溶液加熱，測(cè)試其可逆吸附性。
[0006] 本發(fā)明提出了一種有機(jī)/無機(jī)雜化材料POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的制 備方法，所說材料分為有機(jī)部分和無機(jī)部分，有機(jī)部分為聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯 (PDMAEMA)，無機(jī)部分為八乙烯基P0SS，其中聚甲基丙烯酸二甲胺（PDMAEMA)和八乙烯基 P0SS的化學(xué)結(jié)構(gòu)式分別如下所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有機(jī)/無機(jī)雜化材料POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的制備方法，其特征 在于，所說材料分為有機(jī)部分和無機(jī)部分，有機(jī)部分為聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯 (PDMAEMA)，無機(jī)部分為八乙烯基P0SS，聚甲基丙烯酸二甲胺（PDMAEMA)和八乙烯基P0SS的 化學(xué)結(jié)構(gòu)式分別如下所示：
n為 50 ~5000 ; PDMAEMA的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
八乙烯基P0SS的化學(xué)結(jié)構(gòu)式 具體步驟如下： (1)有機(jī)/無機(jī)雜化材料POSS-PDMAEMA的合成 稱取5~20g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯單體于25~100mL單口燒瓶中，稱取90~ 120mg4-氰基-4-(硫代苯甲酰）戊酸和15~30mg偶氮二異丁腈于50mL燒杯中，加 入5~25mL二氧六環(huán)溶解完全，然后將上述兩者混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下置于80~100°C油 浴下攪拌反應(yīng)6~24h，反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶冷卻至室溫后通大氣，將冷卻后的溶液在40~ 60°C下真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得到樣品，將樣品溶于5~15mL二氯甲烷，滴加到200~600 mL石油醚中，靜置2~8h，除去上層液體，得到底部粘稠物質(zhì)，重復(fù)以上步驟1~3次，最 后在40~60°C下真空干燥12~48h，得到橙色的PDMAEMA; 稱取2~5g步驟⑴制備的PDMAEMA，0. 02~0. 25g八乙烯基POSS，置于25~100mL單口燒瓶中，用5~25mL四氫呋喃將其溶解，單口燒瓶用橡膠塞密封，再加入140~160 yL二甲基苯基膦，磁力攪拌使其溶解，氮?dú)饣亓?0~60min后，加入160~190yL正 己胺，繼續(xù)通氮?dú)?0~60min后將通氣管拔下，室溫下密封反應(yīng)6~24h，反應(yīng)結(jié)束后， 將溶液在20~40°C下真空旋蒸除去溶劑得到樣品，將樣品溶于5~15mL二氯甲烷，滴加 到200~600mL石油醚中，靜置2~8h，除去上層液體，得到底部粘稠物質(zhì)，重復(fù)以上步驟 1~3次，最后在30~60°C下真空干燥12~48h，得到淡黃色的POSS-PDMAEMA; (2) POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的制備 稱取10~50mg步驟（1)制備的POSS-PDMAEMA，溶于10~100mg的去離子水中配置 成1~10mg/mL的POSS-PDMAEMA膠束溶液(水相)，然后將10~50mg有機(jī)染料溶于10~ 100mg石油醚中，配置成濃度為1~10mg/mL的有機(jī)染料溶液(油相)，分別稱取1~5mL POSS-PDMAEMA膠束溶液(水相）和1~5mL有機(jī)染料溶液(油相）加入樣品瓶中，混合均勻 后超聲處理1~15分鐘，靜置分層30~90分鐘后，即得到POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染 料，量取上層石油醚溶液進(jìn)行紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)試染料吸附效果； (3) POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的解吸附 將步驟（2)制備的POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的混合溶液置于30~60°C的油浴 中恒溫加熱1~6h，即得POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的解吸附，量取上層的石油醚溶 液進(jìn)行紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)試染料吸附效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述有機(jī)染料為甲基紅、雙硫腙、蘇丹III或 尼羅紅中的一種或幾種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有機(jī)/無機(jī)雜化材料POSS-PDMAEMA兩相吸附有機(jī)染料的制備方法。該方法使用的含有POSS的有機(jī)/無機(jī)雜化材料POSS-PDMAEMA具有兩親性，可以在適當(dāng)?shù)臈l件下在水溶液中自組裝成膠束，從而把有機(jī)染料負(fù)載在膠束內(nèi)部，達(dá)到兩相吸附有機(jī)染料的目的。并且由于PDMAEMA具有溫度響應(yīng)性，達(dá)到一定溫度并保溫一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)染料的釋放現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)染料的可逆性吸附。該方法原料制備簡(jiǎn)便，吸附速度快、效率高，吸附后的溶液在一定溫度保溫一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)染料的可逆釋放，從而實(shí)現(xiàn)可逆性吸附，不但可以回收吸附后的染料，吸附劑也可以循環(huán)使用，是新一代高性能智能材料產(chǎn)品。
【IPC分類】C02F103-30, B01J20-26, C08F8-42, B01J20-30, C02F1-28, C08F120-34, C02F101-30
【公開號(hào)】CN104841389
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510179765
【發(fā)明人】楊正龍, 劉芯巖
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月16日