本发明专利技术涉及一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法。该方法使用的含有POSS的有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA具有两亲性，可以在适当的条件下在水溶液中自组装成胶束，从而把有机染料负载在胶束内部，达到两相吸附有机染料的目的。并且由于PDMAEMA具有温度响应性，达到一定温度并保温一段时间后会出现染料的释放现象，从而实现有机染料的可逆性吸附。该方法原料制备简便，吸附速度快、效率高，吸附后的溶液在一定温度保温一段时间后会出现染料的可逆释放，从而实现可逆性吸附，不但可以回收吸附后的染料，吸附剂也可以循环使用，是新一代高性能智能材料产品。
【技术实现步骤摘要】
一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法
本专利技术属于化工及新材料
，具体涉及一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法。
技术介绍
随着现代工业的迅猛发展，工厂排放大量含重金属离子和染料的废水，给生态系统和人类健康带来日益严重的污染和危害，有机染料是世界公认的主要化工染料产品之一，在不断地生产和开发资源过程中，不可避免地生产含多种染料和大量染色物的废水，这类污水中的有机污染物具有结构复杂、色度高、毒性大和难降解等特性，如果不能将其有效的治理而流入到环境中会危害到人类的生存。常见的有机染料污染主要来源于纺织工厂、塑料、皮革、涂层、橡胶、油膝和木料等工业废水。这些染料所造成的污染主要包括大气污染，水体污染和土壤污染等三大污染。据水污染统计显示，我国86％的城市河段水质污染超标，将给生态环境和生物种群带来严重危害。2013年上半年重大水污染事件报道显示，在发展中国家，有80%的疾病是通过饮用了不卫生的水而传播的，全球每年近2000万人因饮用不卫生水而死亡。随着现代工业迅速发展，人工合成的有机染料数量和种类越来越多，大多偶氮染料能分解产生20多种致癌芳香胺，经过活化作用改变人体的DNA结构引起突变和诱发癌症等严重疾病。为了解决环境污染问题，研究人员不断地开发和寻找各种污水治理方法。目前主要的治理方法有膜过滤法、化学沉淀法、离子交换法、化学氧化法、絮凝沉淀法、化学氧化法、电化学法、生物化学法、光催化氧化法和吸附法等。但是这些方法也存在种种不足，例如有的方法成本高，有的加入了大量沉淀剂造成二次污染，有的对条件、设备等要求较高，有的吸附效率低等。针对这些问题，本专利技术提出一种有机/无机杂化材料POSS-聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（POSS-PDMAEMA）两相吸附有机染料的方法。有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA具有两亲性，在适当的条件下可在水溶液中自组装成胶束，从而把有机染料负载在胶束内部，达到吸附染料的目的。由于PDMAEMA具有温度响应性，达到一定温度并保温一段时间后会出现染料的可逆释放现象，从而实现有机染料的可逆性吸附。而且，相对于纯聚合物PDMAEMA，有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA具有更好的化学和热稳定性以及更高的玻璃化转变温度。利用本专利技术制备的有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA，它在治理环境污染方面具有良好的应用前景，可用于对有机染料进行两相吸附。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法。本专利技术提出了一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法，该方法先采用硫醇-烯点击化学和RAFT方法联用一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA，并将POSS-PDMAEMA配置成一定浓度的胶束溶液，然后再将有机染料（甲基红，双硫腙）溶于有机溶剂中，配置成一系列不同浓度的染料（油相）溶液，并测试其两相吸附效果，最后再将两相吸附后的水溶液加热，测试其可逆吸附性。本专利技术提出了一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法，所说材料分为有机部分和无机部分，有机部分为聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（PDMAEMA），无机部分为八乙烯基POSS，其中聚甲基丙烯酸二甲胺（PDMAEMA）和八乙烯基POSS的化学结构式分别如下所示：n为50～5000，PDMAEMA的结构式八乙烯基POSS的结构式具体步骤如下：（1）有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA的合成称取5～20g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯单体于25～100mL单口烧瓶中，称取90～120mg4-氰基-4-（硫代苯甲酰）戊酸和15～30mg偶氮二异丁腈于50mL烧杯中,加入5～25mL二氧六环溶解完全，然后将上述两者混合，在氮气保护下置于80～100℃油浴下搅拌反应6～24h，反应结束后将烧瓶冷却至室温后通大气，将冷却后的溶液在40～60℃下真空旋转蒸发除去溶剂得到样品，将样品溶于5～15mL二氯甲烷，滴加到200～600mL石油醚中，静置2～8h，除去上层液体，得到底部粘稠物质，重复以上步骤1～3次，最后在40～60℃下真空干燥12～48h，得到橙色的PDMAEMA。称取2～5g步骤(1)制备的PDMAEMA，0.02～0.25g八乙烯基POSS，置于25～100mL单口烧瓶中，用5～25mL四氢呋喃将其溶解，单口烧瓶用橡胶塞密封，再加入140～160μL二甲基苯基膦，磁力搅拌使其溶解，氮气回流30～60min后，加入160～190μL正己胺，继续通氮气30～60min后将通气管拔下，室温下密封反应6～24h，反应结束后，将溶液在20～40℃下真空旋蒸除去溶剂得到样品，将样品溶于5～15mL二氯甲烷，滴加到200～600mL石油醚中，静置2～8h，除去上层液体，得到底部粘稠物质，重复以上步骤1～3次，最后在30～60℃下真空干燥12～48h，得到淡黄色的POSS-PDMAEMA。（2）POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备称取10～50mg步骤(1)制备的POSS-PDMAEMA，溶于10～100mg的去离子水中配置成1～10mg/mL的POSS-PDMAEMA胶束溶液（水相），然后将10～50mg有机染料溶于10～100mg石油醚中，配置成浓度为1～10mg/mL的有机染料溶液（油相），分别称取1～5mLPOSS-PDMAEMA胶束溶液（水相）和1～5mL有机染料溶液（油相）加入样品瓶中，混合均匀后超声处理1～15分钟，静置分层30～90分钟后，即得到POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料，量取上层石油醚溶液进行紫外-可见分光光度计测试染料吸附效果。（3）POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的解吸附将步骤(2)制备的POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的混合溶液置于30～60℃的油浴中恒温加热1～6h，即得POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的解吸附，量取上层的石油醚溶液进行紫外-可见分光光度计测试染料吸附效果。本专利技术中，所述有机染料为甲基红、双硫腙、苏丹Ⅲ或尼罗红中的一种或几种。与现有技术相比，本专利技术的优点是：①本专利技术采用有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA作为有机染料的两相吸附剂，制备方法简便，成本低廉，吸附速度快，吸附效率高和应用前景光明等优点；②利用本专利技术使用的POSS-PDMAEMA作为染料吸附剂，吸附后的溶液在一定温度条件下会出现有机染料的释放，从而实现可逆性吸附，不但可以回收吸附后的染料，吸附剂也可以循环使用，是新一代高性能智能材料产品。附图说明图1是有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA对甲基红染料的两相吸附曲线。图2是有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA对甲基红染料的可逆释放行为。图3是有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA对双硫腙染料的两相吸附曲线。图4是有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA对双硫腙染料的可逆释放行为。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。实施例1有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA的合成：称取5.56g甲基丙烯酸二甲基氨基乙本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机/无机杂化材料POSS‑PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法，其特征在于，所说材料分为有机部分和无机部分，有机部分为聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（PDMAEMA），无机部分为八乙烯基POSS，聚甲基丙烯酸二甲胺（PDMAEMA）和八乙烯基POSS的化学结构式分别如下所示：n为50～5000；PDMAEMA的化学结构式八乙烯基POSS的化学结构式具体步骤如下：（1）有机/无机杂化材料POSS‑PDMAEMA的合成称取5～20 g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯单体于25～100 mL单口烧瓶中，称取90～120 mg 4‑氰基‑4‑（硫代苯甲酰）戊酸和15～30 mg偶氮二异丁腈于50 mL烧杯中, 加入5～25 mL二氧六环溶解完全，然后将上述两者混合，在氮气保护下置于80～100℃油浴下搅拌反应6～24 h，反应结束后将烧瓶冷却至室温后通大气，将冷却后的溶液在40～60℃下真空旋转蒸发除去溶剂得到样品，将样品溶于5～15 mL二氯甲烷，滴加到200～600 mL石油醚中，静置2～8 h，除去上层液体，得到底部粘稠物质，重复以上步骤1～3次，最后在40～60℃下真空干燥12～48 h，得到橙色的PDMAEMA； 称取2～5 g步骤(1)制备的PDMAEMA，0.02～0.25 g八乙烯基POSS，置于25～100 mL单口烧瓶中，用5～25 mL四氢呋喃将其溶解，单口烧瓶用橡胶塞密封，再加入140～160 μL二甲基苯基膦，磁力搅拌使其溶解，氮气回流30～60 min后，加入160～190 μL正己胺，继续通氮气30～60 min后将通气管拔下，室温下密封反应6～24 h，反应结束后，将溶液在20～40℃下真空旋蒸除去溶剂得到样品，将样品溶于5～15 mL二氯甲烷，滴加到200～600 mL石油醚中，静置2～8 h，除去上层液体，得到底部粘稠物质，重复以上步骤1～3次，最后在30～60℃下真空干燥12～48 h，得到淡黄色的POSS‑PDMAEMA；（2）POSS‑PDMAEMA两相吸附有机染料的制备 称取10～50 mg步骤(1)制备的POSS‑PDMAEMA，溶于10～100 mg的去离子水中配置成1～10 mg/mL的POSS‑PDMAEMA胶束溶液（水相），然后将10～50 mg有机染料溶于10～100 mg石油醚中，配置成浓度为1～10 mg/mL的有机染料溶液（油相），分别称取1～5 mL POSS‑PDMAEMA胶束溶液（水相）和1～5 mL有机染料溶液（油相）加入样品瓶中，混合均匀后超声处理1～15分钟，静置分层30～90分钟后，即得到POSS‑PDMAEMA两相吸附有机染料，量取上层石油醚溶液进行紫外‑可见分光光度计测试染料吸附效果；（3）POSS‑PDMAEMA两相吸附有机染料的解吸附将步骤(2)制备的POSS‑PDMAEMA两相吸附有机染料的混合溶液置于30～60℃的油浴中恒温加热1～6 h，即得POSS‑PDMAEMA两相吸附有机染料的解吸附，量取上层的石油醚溶液进行紫外‑可见分光光度计测试染料吸附效果。...
【技术特征摘要】
1.一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法，其特征在于，所说材料分为有机部分和无机部分，有机部分为聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（PDMAEMA），无机部分为八乙烯基POSS，聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（PDMAEMA）和八乙烯基POSS的化学结构式分别如下所示：n为50～5000；PDMAEMA的化学结构式八乙烯基POSS的化学结构式具体步骤如下：（1）有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA的合成称取5～20g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯单体于25～100mL单口烧瓶中，称取90～120mg4-氰基-4-（硫代苯甲酰）戊酸和15～30mg偶氮二异丁腈于50mL烧杯中,加入5～25mL二氧六环溶解完全，然后将上述两者混合，在氮气保护下置于80～100℃油浴下搅拌反应6～24h，反应结束后将烧瓶冷却至室温后通大气，将冷却后的溶液在40～60℃下真空旋转蒸发除去溶剂得到样品，将样品溶于5～15mL二氯甲烷，滴加到200～600mL石油醚中，静置2～8h，除去上层液体，得到底部粘稠物质，重复以上步骤1～3次，最后在40～60℃下真空干燥12～48h，得到橙色的PDMAEMA；称取2～5g步骤(1)制备的PDMAEMA，0.02～0.25g八乙烯基POSS，置于25～100mL单口烧瓶中，用5～25mL四氢呋喃将其溶解，单口烧瓶用橡胶塞密封，再加入140～160μL二甲基苯基膦，磁力搅拌使其溶解，氮气回流30～60min后，加入160～190μL正己胺，继...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨正龙，刘芯岩，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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