一种磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种磁性交联β‑环糊精聚合物吸附剂及其制备方法，属于功能材料技术领域，本发明专利技术以β‑环糊精和四氟对苯二腈为聚合单体，交联聚合得到四氟对苯二腈交联的β‑环糊精聚合物，再通过水解将羧基引入到交联β‑环糊精聚合物的骨架上，以羧基在水中电离后的羧酸根阴离子为位点吸附二价铁阳离子与三价铁阳离子并与氢氧化钠反应实现磁性粒子的负载，最终得到磁性交联β‑环糊精聚合物吸附剂。由于磁性交联β‑环糊精聚合物吸附剂的羧基能在水中电离后产生带负电荷的羧酸根阴离子，可有效吸附阳离子型染料，且吸附后可进行磁回收。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及功能材料
，特别涉及一种磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂及其制备方法。
技术介绍
水体污染已成为全球关注的重大环境问题，其中有机染料污染物废水处理是治理难点之一。据统计，在排放的废水中有机印染废水占到35％左右，且因其化学结构复杂，稳定性高，难以生化降解，色度大，浊度高，COD高等特点，已经成为当前最难处理的废水之一。众多物理和化学方法(如混凝/絮凝处理法、氯化、电化学、光催化降解、吸附等)已被应用于去除废水中的染料。其中吸附法因成本低、效率高、易于再生等特点成为最有效的方法之一。目前，各类新型的染料吸附剂正被不断地开发，如活性炭、碳气凝胶、Fe3O4多孔纳米球、ZnCl2及活化的椰壳活性炭等。总体而言，这些吸附剂在处理含染料废水方面具有较好的性能，但都或多或少存在一定的局限性，如：吸附速度较慢，对于相对亲水的有机污染物去除效果不明显，再生需要消耗大量能量，成本较高，再生后的吸附效果明显下降，回收困难等。因此，开发综合性能良好的高效染料吸附剂是学术界和工业界的一个重要课题。β-环糊精(β-CD)是由七个吡喃葡萄糖单元通过α-l,4糖苷键形成的环状腔型低聚化合物。环糊精分子的空腔外部具有亲水性，空腔内壁则由于氢原子对氧原子的覆盖而疏水，因此可以选择性地容纳各种有机、无机、生物大分子等客体分子进入空腔，形成一种稳定的主/客体超分子体系。更为重要的是：通过不同交联剂的使用，可以制备各类新型的交联型多孔β-环糊精高聚物作为染料吸附剂。目前已报道的交联型β-CD聚合物通常采用环氧氯丙烷、二异氰酸酯、二(多)元羧酸、酸酐和酰氯等作为交联剂。WilliamR.Dichtel等(Rapidremovaloforganicmicropollutantsfromwaterbyaporousβ-cyclodextrinpolymer,Nature,2016,529,190–194)利用芳香基团使β-环糊精交联耦合，得到了一种新型的含有腈基的β-环糊精聚合物。该聚合物对多种有机污染物如双酚A，抗生素，有机氯农药等具有很高的吸附率，但是其对阳离子染料的吸附性不好。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂及其制备方法，本专利技术制备得到的磁性交联β-环糊精聚合物可有效吸附阳离子型染料，且吸附后可进行磁回收。本专利技术提供了一种磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)将四氟对苯二氰、β-环糊精、碳酸钾和溶剂混合进行交联聚合反应，得到四氟对苯二腈交联的β-环糊精聚合物；所述溶剂为四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺的混合物；2)将所述步骤1)得到的四氟对苯二腈交联的β-环糊精聚合物、氢氧化钠、水和乙醇混合进行水解反应，得到水解产物；3)将所述步骤2)得到的水解产物与盐酸混合进行中和反应，得到含有羧基的交联β-环糊精聚合物；4)将所述步骤3)得到的含有羧基的交联β-环糊精聚合物、可溶性二价铁盐、可溶性三价铁盐、水和氢氧化钠混合后进行磁性粒子负载，得到磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂。优选地，所述步骤1)中四氟对苯二氰、β-环糊精和碳酸钾的物质的量比为2：0.7～1.1：7～11。优选地，所述步骤1)中交联聚合反应的温度为82～90℃，交联聚合反应的时间为40～60h。优选地，所述步骤2)中交联β-环糊精聚合物、氢氧化钠、水和乙醇的用量比为0.2g：8～10g：30～40g：40～50mL。优选地，所述步骤2)中水解反应的温度为100～120℃，水解反应的时间为20～30h。优选地，所述步骤3)中盐酸的pH值为4～5；所述盐酸与所述步骤2)中四氟对苯二腈交联的β-环糊精聚合物的用量比为40～50mL：0.2g。优选地，所述步骤3)中中和反应的温度为100～120℃，中和反应的时间为2～5h。优选地，所述步骤4)中含有羧基的交联β-环糊精聚合物、可溶性二价铁盐、可溶性三价铁盐、水和氢氧化钠的质量比为0.1：0.05～0.07：0.13～0.19：34～36：4～6。优选地，所述步骤4)中磁性粒子负载的温度为85～95℃，磁性粒子负载的时间为20～30h。本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂。有益技术效果：本专利技术提供了一种磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：将四氟对苯二氰、β-环糊精、碳酸钾和溶剂混合进行交联聚合反应，得到四氟对苯二腈交联的β-环糊精聚合物；所述溶剂为四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺的混合物；将得到的交联β-环糊精聚合物、水、氢氧化钠和乙醇混合进行水解反应，得到水解产物；将水解产物与盐酸混合进行中和反应，得到含有羧基的交联β-环糊精聚合物；将得到的含有羧基的交联β-环糊精聚合物、可溶性二价铁盐、可溶性三价铁盐、水和氢氧化钠混合后进行磁性粒子负载，得到磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂。本专利技术以β-环糊精聚和四氟对苯二腈为聚合单体，交联聚合得到β-环糊精聚和四氟对苯二腈的交联β-环糊精聚合物，再通过水解将羧基引入到聚合物的骨架上，以羧基在水中电离后的羧酸根阴离子为位点吸附二价铁阳离子与三价铁阳离子并与氢氧化钠反应实现磁性粒子的负载，最终得到新型磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂。由于磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂的羧基能在水中电离后成为带负电荷的羧酸根阴离子，可有效吸附阳离子型染料，且吸附后可进行磁回收。附图说明：图1为实施例1中CT-β-CD的合成路线图；图2为β-CD，TFPN，T-β-CD，CT-β-CD，实施例1，2，3得到的磁性CT-β-CD的红外光谱图；图3为实施例3中得到的磁性CT-β-CD的扫描电镜图片；图4为实施例1～5得到的磁性CT-β-CD的磁饱和强度图；图5为实施例1～5中得到的磁性CT-β-CD的Zeta电位图。具体实施方式本专利技术提供了一种磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)将四氟对苯二氰、β-环糊精、碳酸钾和溶剂混合进行交联聚合反应，得到四氟对苯二腈交联的β-环糊精聚合物；所述溶剂为四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺的混合物；2)将所述步骤1)得到的四氟对苯二腈交联的β-环糊精聚合物、氢氧化钠、水和乙醇混合进行水解反应，得到水解产物；3)将所述步骤2)得到的水解产物与盐酸混合进行中和反应，得到含有羧基的交联β-环糊精聚合物；4)将所述步骤3)中得到的含有羧基的交联β-环糊精聚合物、可溶性二价铁盐、可溶性三价铁盐、水和氢氧化钠混合后进行磁性粒子负载，得到磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂。本专利技术将四氟对苯二氰、β-环糊精、碳酸钾和溶剂混合进行交联聚合反应，得到四氟对苯二腈交联的β-环糊精聚合物；所述溶剂为四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺的混合物。在本专利技术中，所述四氟对苯二氰、β-环糊精和碳酸钾的物质的量比优选为2：0.7～1.1：7～11，更优选为2：0.8～0.9：8～9。在本专利技术中，所述四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺的体积比优选为20～30：5，更优选为25～27：5。本专利技术对所述溶剂的用量没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的用量即可。在本专利技术中，所述交联聚合反应的温度优选为82～90℃，更优选为85℃；所述交联反应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性交联β‑环糊精聚合物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)将四氟对苯二氰、β‑环糊精、碳酸钾和溶剂混合进行交联聚合反应，得到四氟对苯二腈交联的β‑环糊精聚合物；所述溶剂为四氢呋喃和N，N‑二甲基甲酰胺的混合物；2)将所述步骤1)得到的四氟对苯二腈交联的β‑环糊精聚合物、氢氧化钠、水和乙醇混合进行水解反应，得到水解产物；3)将所述步骤2)得到的水解产物与盐酸混合进行中和反应，得到含有羧基的交联β‑环糊精聚合物；4)将所述步骤3)得到的含有羧基的交联β‑环糊精聚合物、可溶性二价铁盐、可溶性三价铁盐、水和氢氧化钠混合后进行磁性粒子负载，得到磁性交联β‑环糊精聚合物吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)将四氟对苯二氰、β-环糊精、碳酸钾和溶剂混合进行交联聚合反应，得到四氟对苯二腈交联的β-环糊精聚合物；所述溶剂为四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺的混合物；2)将所述步骤1)得到的四氟对苯二腈交联的β-环糊精聚合物、氢氧化钠、水和乙醇混合进行水解反应，得到水解产物；3)将所述步骤2)得到的水解产物与盐酸混合进行中和反应，得到含有羧基的交联β-环糊精聚合物；4)将所述步骤3)得到的含有羧基的交联β-环糊精聚合物、可溶性二价铁盐、可溶性三价铁盐、水和氢氧化钠混合后进行磁性粒子负载，得到磁性交联β-环糊精聚合物吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中四氟对苯二氰、β-环糊精和碳酸钾的物质的量比为2：0.7～1.1：7～11。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中交联聚合反应的温度为82～90℃，交联聚合反应的时间为40～60h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中四氟对苯二腈交联的β-环糊精...

【专利技术属性】
技术研发人员：何富安，林杰赐，江洪流，谭宏伟，骆宇玮，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44