一種黃土衣康酸共聚物吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種黃土衣康酸共聚物吸附劑的制備方法，尤其涉及一種黃土與衣康酸、甲基丙烯酸羥乙酯及f乙烯基吡咯烷酮共聚物吸附劑的制備方法；本發(fā)明同時(shí)還涉及該復(fù)合物吸附劑在脫除水中的重金屬銅離子和孔雀石綠染料的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致了地下水的嚴(yán)重污染，已對(duì)人類的生存安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。其主要污染有無機(jī)陰離子、金屬離子、人造有機(jī)化學(xué)污染等。重金屬污染的主要來源為冶金、化學(xué)生產(chǎn)、電鍍、電池業(yè)、造紙業(yè)、陶瓷、油漆類等行業(yè)。重金屬離子由于其不易降解和持久性，易隨食物鏈富集轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致很多疾病的發(fā)生。銅是一種常見的金屬鹽污染物，能通過電鍍、印刷電路板制造、拉絲、銅拋光、涂料制造、木材防腐劑和印刷行業(yè)等進(jìn)入水體。人體如攝入大劑量的銅可導(dǎo)致嚴(yán)重的粘膜刺激和腐蝕作用，及大量的毛細(xì)血管損傷、肝、腎損傷和對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的刺激。染料廢水主要來源于紡織、印染、紙漿等行業(yè)，因其毒性高、排放量大等成為最難處理的廢水。染料廢水的排放會(huì)影響食物鏈的循環(huán)及水體生物，容易引起皮膚過敏和應(yīng)變性皮炎。孔雀石綠被廣泛用于制陶業(yè)、紡織業(yè)、皮革業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖中。但其對(duì)生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)具有高毒、高殘留和致癌、致畸、致突變等副作用。因此，對(duì)孔雀石綠廢水的處理研究十分重要。
[0003]目前用于廢水處理的方法有電解法、絮凝沉淀法、光催化氧化法、生物法、吸附法等。其中吸附法成本低、簡(jiǎn)單易操作、無毒且吸附材料具有再利用等優(yōu)點(diǎn)。以天然材料制備的吸附劑由于其低成本和可降解性，已成為處理污水行業(yè)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。黃土是一類資源豐富、無毒、無二次污染、廉價(jià)的硅酸鹽類礦物天然水處理材料。但直接利用黃土吸附劑時(shí)，由于其吸附容量小、選擇性低，使其在廢水處理中的應(yīng)用受到限制。因此，為使黃土達(dá)到人們所預(yù)期的吸附功能，需對(duì)黃土進(jìn)行改性。目前對(duì)黃土的改性主要有酸化處理、小分子或高分子改性。而用生物相容性高分子改性黃土的報(bào)道甚少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中黃土及共聚物吸附劑存在的缺陷，提供一種黃土衣康酸共聚物吸附劑的制備方法；
本發(fā)明另一目的是提供該黃土衣康酸共聚物吸附劑對(duì)水中的重金屬離子和染料分子的脫除性能和應(yīng)用。
[0005]一、黃土衣康酸共聚復(fù)合物的制備
本發(fā)明黃土衣康酸共聚物吸附劑的制備，是將黃土與具生物相容性的功能單體衣康酸、甲基丙烯酸I羥乙酯和f乙烯基吡咯烷酮進(jìn)行原位聚合，在黃土表面引入一些活性官能團(tuán)，從而賦予黃土新的功能。其具體制備工藝如下:
將1~20 g黃土分散在5~80 mL蒸饋水中形成黃土楽液；將1~10 g衣康酸溶于5~40mL蒸餾水中，并加到上述黃土漿液中，攪拌分散均勻；再加入甲基丙烯酸羥乙酯和N~乙烯基吡咯烷酮各4~20 g，繼續(xù)攪拌分散；加入交聯(lián)劑，通惰性氣體后，升溫至50~90°C ;加入引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌反應(yīng)5~8 h ;反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥，得到黃土衣康酸共聚物吸附劑(LC-PIHN)，即生物相容性高分子改性黃土吸附劑。
[0006]二、黃土衣康酸共聚物吸附劑的結(jié)構(gòu)、形貌表征
下面通過掃描電鏡(SEM)、紅外圖譜(FT-1R)、熱重(TG)分析等對(duì)本發(fā)明黃土衣康酸共聚物吸附劑的結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行表征。
[0007]1、SEM 分析
圖1、2分別為天然黃土(LC)與本發(fā)明制備的黃土衣康酸共聚物的SEM圖(放大10000倍)。由圖1可見，黃土的表面結(jié)構(gòu)主要呈團(tuán)聚狀，比較平整，有大小形狀不同的空隙，說明黃土具有一定的吸附能力；通過衣康酸，甲基丙烯酸羥乙酯，f乙烯基吡咯烷酮單體改性后的復(fù)合物(圖2)表面形貌發(fā)生了顯著變化，其表面形成一層無定形的聚合物膜，黃土顆粒得到了一定的分散，表面更加疏松，有大量的不規(guī)則孔洞，比表面積進(jìn)一步增大，從而更有利于對(duì)重金屬離子和染料的吸附。
[0008]2、FT_IR 分析
圖3為本發(fā)明制備的黃土衣康酸共聚物(LC-PIHN)的FT-1R圖譜。由圖3可知，1050cm1附近為S1-0-Si的伸縮振動(dòng)吸收，530 cm \485 cm 1附近為Si_0_Si的彎曲振動(dòng)吸收峰，780 cm\679 cm 1處為Si_0_Si的特征吸收峰，說明無定型氧化硅較多。在1332，1427，1501 cm1處為吡咯烷酮環(huán)的特征吸收峰。1668cm 1處為f乙烯基吡咯烷酮上C=0的伸縮振動(dòng)吸收峰。1585 cm1處吸收峰歸屬于f乙烯基吡咯烷酮上N-H的彎曲振動(dòng)吸收峰，1706cm1處為衣康酸，甲基丙烯酸々-羥乙酯上C=0的吸收峰。1174 cm1處為聚甲基丙烯酸羥乙酯側(cè)鏈甲基的吸收峰。表明衣康酸、甲基丙烯酸羥乙酯、f乙烯基吡咯烷酮單體復(fù)合到黃土中。
[0009]3、TG 分析
圖4為本發(fā)明制備的黃土衣康酸共聚物(LC-PIHN)的熱分析(TG)。從圖4可看出，黃土衣康酸共聚物在300°C前為未聚合的單體及水的失重，約為18.3% ;在450°C左右，是黃土衣康酸共聚物中聚合物鏈的斷裂，失重約為7.1%。這說明單體與黃土成功的復(fù)合。
[0010]三、黃土衣康酸共聚物的吸附性能
1、對(duì)Cu2+的吸附
取含Cu2+為200 mg/L的模擬廢水50 mL (pH=5.2)，加入本發(fā)明黃土衣康酸共聚物吸附劑0.05 g，恒溫振蕩30 min，靜置，離心，濾液用顯色法測(cè)定殘余Cu2+的濃度。測(cè)定結(jié)果:對(duì)Cu2+去除率可達(dá)99.3%，吸附容量最高可達(dá)197.5 mg/g。
[0011]2、對(duì)孔雀石綠模擬廢水的吸附
取50 mL 100 mg/L的孔雀石綠模擬廢水，加入本發(fā)明黃土衣康酸共聚物吸附劑0.05g，恒溫振蕩30 min，靜置，離心，濾液用紫外可見分光光度法測(cè)定殘余孔雀石綠的濃度。測(cè)定結(jié)果:對(duì)孔雀石綠脫色率高達(dá)97.8%，吸附容量可達(dá)97.8 mg/go
[0012]綜上所述，本發(fā)明以黃土為基體，以衣康酸、甲基丙烯酸羥乙酯和f乙烯基吡咯烷酮為功能單體，采用原位聚合法共聚，得到的共聚物中，由于在黃土表面引入一些活性官能團(tuán)(如羧基、胺基、羥基、磺酸基等)，增強(qiáng)了黃