本发明专利技术公开了一种多功能材料PANI-CMC-Fe3O4及在印染废水处理中的应用，所述多功能材料通过以下步骤制备：在缓冲体系中，按比例投加苯胺、氯化高铁血红素、CMC以及磁性Fe3O4，使其分散均匀；在15℃～45℃、不断搅拌情况下，每隔15-20min向体系中加入一定量的H2O2；继续反应0.5h以上，向体系中加入一定量的盐酸，密封继续反应，静置，用水和乙醇洗涤产物，并将产物干燥，研磨后得到粉末状产品。本发明专利技术所述的多功能材料具有良好的吸附性能、催化降解性能及磁分离性能，既可作为良好的吸附剂使用，也可在吸附的同时，通过添加过氧化氢，在较宽的初始pH条件下实现染料等有机物的催化氧化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多功能水处理材料的制备及应用
，具体涉及一种可用于处理染料废水的多功能材料PAN1-CMC-Fe3O4的制备及其应用。
技术介绍
染料废水成分复杂，浓度高，毒性大，且流失到环境中的染料大多属于难降解物质，同时许多染料具有较大毒性。因此，染料废水的处理对保护环境具有十分重要的意义。聚苯胺(PANI)具有独特的质子酸掺杂-脱掺杂的性能，同时具有良好的化学稳定性。申请人前期利用来源于植物纤维素的羧甲基纤维素(CMC)制备得到的PAN1-CMC复合物对于水中的阴离子和阳离子染料均表现出较好的吸附去除性能，并可在较宽的PH值范围(3?11)发挥良好的吸附性能。磁性Fe3O4具有良好的环境相容性，并可在一定条件下具有催化功能，同时其具有的磁性可方便材料使用后的回收利用。与沉淀、过滤、离心等传统方法相比，磁分离更为快速有效，因此带有磁性的环境净化材料在水处理领域有着良好的应用前景。有报道采用化学氧化法制备得到氧化铁、磁性Fe3O4或纳米Fe3O4与聚苯胺的复合物，并将其做为吸附剂，用来吸附水中的某些染料。Ahmad R和Kumar R的研究表明，PANI_氧化铁吸附剂对阳离子型染料无吸附效果，对水中含磺酸基的偶氮染料(Amido Black 10B)在较低pH值有吸附效果Jang Y等人制备的Fe3O4/聚苯胺可以吸附近中性(pH?6)的水中含磺酸基的偶氮染料甲基橙，但平衡吸附容量相对较低，借助于超声技术可进一步实现该染料的降解。Zhao Y等人利用纳米Fe3O4对碳纳米管进行修饰后，采用聚苯胺进行改性，借助于MffCNTs优异的吸附性能及PANI中含氮官能团的综合作用，制备得到的MWCNTS/Fe304/PANI对水中含磺酸基的染料甲基橙和刚果红具有良好的吸附效果。但是碳纳米管及纳米Fe3O4的价格限制了其在工业水处理中的应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种环境友好的仿酶催化制备多功能材料PAN1-CMC-Fe3O4复合材料的方法，并将其应用于染料废水的吸附及催化降解的处理。一种多功能材料PAN1-CMC-Fe3O4，通过以下步骤制备:在缓冲体系中，按比例投加苯胺、氯化高铁血红素(Hemin)、CMC以及磁性Fe3O4,使其分散均匀;在15°C?45°C、不断搅拌情况下，每隔15-20min向体系中加入一定量的H202;继续反应0.5h以上，向体系中加入一定量的盐酸，密封继续反应30min以上，静置一段时间，用水和乙醇洗涤产物，并将产物在40?60°C干燥，研磨后得到粉末状产品。上述反应中，缓冲体系选自乙酸-乙酸钠、柠檬酸-柠檬酸钠中的一种，pH值范围为3?6 ；苯胺、Hemin、CMC以及磁性Fe3O4的质量比为1:0.01:0.5:0.2?0.8 ；苯胺、H2O2和盐酸的摩尔比为1:0.15?1.5:6?30;静置时间为10?20h。上述多功能材料PAN1-CMC-Fe 304在印染废水处理中的应用。本专利技术的优点在于:(I)仿生催化制备多功能PAN1-CMC-Fe3O4复合材料过程绿色环保，反应条件温和，室温下即可进行；(2)生物分子CMC和磁性Fe3O4为材料提供了良好的吸附性能、催化降解性能及磁分离性能，既可作为良好的吸附剂使用，也可在吸附的同时，通过添加过氧化氢，在较宽的初始pH条件下实现染料等有机物的催化氧化。【附图说明】图1是实施例1中各样品的扫描电镜图，A-F标号与实施例1中各样品相对应。【具体实施方式】羧甲基纤维素CMC无毒无味，来源广泛，价格低廉，申请者的研究表明，加入到苯胺聚合过程中得到的产品PAN1-CMC可在较宽的pH条件下(pH = 3?11 )，对阴离子和阳离子染料均具有良好的吸附性能。因此，综合聚苯胺、磁性Fe3O4及CMC的优势，本申请利用环境友好工艺，制备出多功能PAN1-CMC-Fe3O4复合材料，兼具吸附和高效催化降解能力，可用于印染废水处理，同时方便其分离回收。本专利技术所得多功能材料应用于染料废水的处理，具体方法是:(I)根据废水水质条件，称取适量PAN1-CMC-Fe3O4多功能材料，经过一定时间吸附处理后，分离出PAN1-CMC-Fe3O4多功能材料，水质得到净化。(2)或者在投加适量PAN1-CMC-Fe3O4多功能材料的同时，添加一定量过氧化氢，构成吸附-催化氧化反应体系，使废水中染料快速降解，实现水质净化。实施例1在pH= 4.00的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中，添加0.500g CMC，待其形成均匀分散体系后，分别加入0.2g、0.5g和0.8g自制的磁性Fe3O4，并混合均匀。之后，在反应体系中分别添加ImL纯化苯胺和ImL 10mg/L的Hemin，并混合均勾。将各反应体系置于25°C，150r/min摇床上反应，并每隔15min向各体系中加入0.2mL 30 %H2O2，共计7次。最后一次加入H2O2后，让其反应0.5h，于反应体系中各加入37 %HC1 25mL，维持震荡反应0.5h后使其静置16h。待反应结束后，用去离子水和无水乙醇依次洗涤产物，离心分离得到的产品于60°C下烘干，研磨备用。将所得产品标记为六、8和(:，产品质量依次为1.50418、1.58168、1.72488。与此同时，采用与B相同工艺和磁性Fe3O4用量，体系中不添加CMC，制备得到不添加CMC的产品D，所得产品质量是1.1299go 采用相同工艺，体系中不添加磁性Fe3O4，制备得到PAN1-CMC，标记为产品E，所得产品质量是0.9469g。采用相同工艺，体系中不添加CMC和磁性Fe3O4，制备得到纯PANI，标记为产品F，所得产品质量是0.4123g。对各个样品进行扫描电镜分析，其结果如图1所示。实施例2以20mg/L的阴离子染料甲基橙溶液为模拟印染废水，在25°C、150r/min条件下，评估不同用量多功能材料的静态吸附效果。对实施例1中制备得到的材料A，分别按0.05、0.10、0.20、0.30、0.40和0.5(^/1投加量进行吸附反应，60min后分别取样，于464nm下测定其吸光度，计算去除率，依次为17.38%、35.82%、55.49%、70.05%、78.81%和82.85%。结果表明，$1」备得到的多功能材料PAN1-CMC-Fe3O4对染料表现出良好的吸附性能。实施例3以20mg/L的阴离子染料甲基橙溶液为模拟印染废水，在25°C、150r/min条件下，评估多功能材料的静态吸附效果。对实施例1中制备得到的材料B、D、E、F，均采用0.5g/L投加量，分别于吸附lOmin、30min及60min时，取样于464nm下测定其吸光度，计算不同时间不同材料对染料的去除率。样品F(纯 PANI)在 10min、30min 及 60min 时，去除率分别达到 62.29%、74.40% 及85.56%的脱色率。样品E(PAN1-CMC)在 10min、30min 及 60min 时，去除率分别达到 84.14%、90.07% 及93.87%的脱色率。样品D(PAN1-Fe3O4)在 10min、30min 及 60min 时，去除率分别达到 57.15%、66.35%及86.57%的脱色率。样品B(PAN1-CMC-Fe3O本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多功能材料PANI‑CMC‑Fe3O4，其特征在于，通过以下步骤制备：在缓冲体系中，按比例投加苯胺、氯化高铁血红素、羧甲基纤维素以及磁性Fe3O4，使其分散均匀；升温至15℃～45℃，在不断搅拌情况下，每隔15‑20min向体系中加入H2O2；继续反应0.5h以上，向体系中加入盐酸，密封继续反应30min以上，静置，用水和乙醇洗涤产物，并将产物在40～60℃干燥，研磨后得到粉末状产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢慧芳，严梅，张青，曲虹霞，孔金明，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。