一种碱性品红吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种碱性品红吸附剂及其制备方法，其制备方法包括：以阴离子聚丙烯酰胺为母体，与甲醛发生羟甲基反应，再与配体烟酰胺发生接枝反应，得到所述碱性品红吸附剂。本发明专利技术制备方法简单，操作方便，产率高。将阴离子聚丙烯酰胺进行改性，使其具有机械强度高，热稳定性好的特点。本发明专利技术还公开了所述碱性品红吸附剂在处理染料废水中的应用，本发明专利技术碱性品红吸附剂是可分离富集的功能材料，含有较多的功能基团，对碱性品红有较好的吸附性，对染料废水中的碱性品红处理效果好。

Basic fuchsin adsorbent and preparation method and application thereof

The invention discloses a basic fuchsin adsorption agent and a preparation method thereof. The preparation method comprises: with anionic polyacrylamide matrix occurred hydroxymethyl reaction with formaldehyde, then reacted with the ligand nicotinamide, obtain the basic fuchsin adsorption agent. The preparation method of the invention is simple, the operation is convenient, and the yield is high. The anionic polyacrylamide is modified so as to have the advantages of high mechanical strength and good thermal stability. The invention also discloses application of the basic fuchsin adsorbent in wastewater treatment, the invention of basic fuchsin adsorbent is a separable functional material enrichment, functional groups containing more, had better adsorption of alkaline fuchsin, to basic fuchsin dye wastewater at the good effect.

【技术实现步骤摘要】
一种碱性品红吸附剂及其制备方法和应用
本专利技术属于废水处理领域，涉及一种碱性品红吸附剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着近年来我国染料工业迅速发展，所排放的废水已经成为危害我国自然水体水资源最大的污染源之一。少量的染料废水排放也会导致大片水体着色，产生环境恶化的结果，这不仅影响水体的安全质量而且减少透光量，影响水生生物的光合作用以及水中各种浮游生物的生命活动，同时多种染料中含有苯环，具有致畸和致癌性。印染行业是重污染行业之一，是废水治理领域重点关注的对象，而且印染废水颜色深、成分复杂、有毒物质多、难以降解，因而造成严重的环境污染。纺织以及印染工业的染料加工生产和应用的过程中会产生大量废水，这些废水是公认的有毒的、最难治理的废水之一，尤其是黄色和红色印染废水，其中碱性品红是用量较大的一种染料，主要应用于人造纤维、纸张的印染。碱性品红广泛存在于印染废水中，这类含碱性品红的废水，由于其色泽非常鲜艳，使得即使浓度含量很低时，水体的色度也非常高，从而严重干扰透光，色度较深的废水，不仅会造成人在审美上的不愉快干，同时影响水体的入射光线量，降低水体透明度，进而妨碍水体的自净作用，影响水生植物的光合作用，干扰水生生物的新陈代谢，影响水生环境的生态平衡，这种废水如果不进行处理，就会对整个水生生态系统造成难以估量的影响。因此，对废水中碱性品红的处理已经成为当前亟待解决的问题之一。目前去除废水中碱性品红最普遍的方法主要分为化学法、物理法、生物法三类。化学法主要包括传统氧化法、沉淀-吸附法、混凝法等，化学法由于其成本高昂、能量消耗高、化学药剂投入多，仍然制约其应用于工业化的生产。物理法主要是利用物理作用，分离或去除污水中的污染物。目前，多种物理法已经得到广泛应用，如吸附技术、膜分离过滤技术，反渗透，电渗析，等等，但这些技术都需要高昂的费用，后续处理工艺复杂。在生物法中，如：真菌脱色、微生物降解、生物吸附、生物修复已经成功得到工业化应用处理染料废水，主要是许多生物体，如：细菌、酵母、藻类、真菌、水生植物有能够降解、富集污染物的优势。传统生物法主要是应用厌氧法和好氧法来处理染料废水，是目前普遍应用的方法，但传统法运行周期长。改性聚丙烯酰胺可以作为一种亲水性聚合物，当前已应用于有机工业，生物医学、水的净化处理、食品工业、重金属回收、悬浮物的絮沉。此聚合物具有多种功能官能团，如羧基、氨基、羟基或磺酸基等。利用胺甲基化反应(Mannich反应)即羟甲基反应和接枝反应在阴离子聚丙烯酰胺主链上引入含氨基的基团，当引入的基团为氨基或者其他基团时，就可以提升物质本身的功能性，拓展改性物质的在其他方面的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的上述技术和成本问题，提供一种碱性品红吸附剂及其制备方法和应用，本专利技术以聚丙烯酰胺为母体，与配体烟酰胺进行反应，能够获得具有较高功能基转化率的改性聚丙烯酰胺，所得改性聚丙烯酰胺对碱性品红具有良好的选择性吸附性能。为解决上述技术难题，本专利技术采用以下技术方案：一种碱性品红吸附剂，包含如式(Ⅰ)所示的重复单元：所述碱性品红吸附剂的特性粘度为750～850mg/mL。母体聚丙烯酰胺是能吸附微粒官能团的线性高分子化合物，能将微粒吸附在一起形成团状物聚丙烯酰胺长碳链，在微粒之间起着架桥作用。聚丙烯酰胺可作为高分子骨架通过与试剂发生反应连接功能基团，从而制备可分离富集的功能材料。用甲醛和配体烟酰胺与支链上的酰胺基发生胺化接枝反应，生成多胺型阴离子有机高分子的吸附剂，具有捕捉碱性品红的功能。所述碱性品红吸附剂的制备方法，包括：以具有如(Ⅱ)所示重复单元的阴离子聚丙烯酰胺为母体，与甲醛发生羟甲基反应，再与结构如(Ⅲ)所示的配体发生接枝反应，得到所述碱性品红吸附剂；所述制备方法具体包括：(1)将阴离子聚丙烯酰胺溶于水中，加入甲醛水溶液进行羟甲基反应，得混合物；(2)在步骤(1)得到的混合物中加入所述配体进行接枝反应，得聚合物；(3)将步骤(2)得到的聚合物浸泡在溶剂中，经水洗涤后，冷冻干燥得所述碱性品红吸附剂。优选地，步骤(1)中，将阴离子聚丙烯酰胺溶于水中，所得阴离子聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.5～5％。优选地，步骤(1)中，所述甲醛水溶液的质量分数为20～50％。优选地，步骤(1)中，所述阴离子聚丙烯酰胺与甲醛水溶液的投加比例为1g：0.1～8mL，在该比例范围内，甲醛的利用率随甲醛投加比例的增加先增加后减小，由于阴离子聚丙烯酰胺与甲醛反应生成羟甲基聚丙烯酰胺中间体，再与配体进行接枝反应，若甲醛含量过高，易发生交联，会降低产品的稳定性；进一步优选，所述阴离子聚丙烯酰胺与甲醛水溶液的投加比例为1g：2～8mL；最优地，所述阴离子聚丙烯酰胺与甲醛水溶液的投加比例为1g：3mL，此时甲醛的利用率最高，达到87.6％。优选地，步骤(1)中，所述羟甲基反应的温度为25～35℃。优选地，步骤(1)中，所述羟甲基反应的时间为2～5h。优选地，步骤(2)中，所述配体与步骤(1)中阴离子聚丙烯酰胺的投加比例为1g：3～8mmol，随着配体投加比例的增加，所得碱性品红吸附剂的分子量先增加，然后增加趋势趋于平缓。由于随着反应时间的增加，聚合接枝反应不断进行，聚合物的分子链不断的加长，使聚合物的分子量不断的增加，而当反应进行到一定时间时，由于主链上可接枝的分子链数量有限，总分子量停止增加。优选地，步骤(2)中，所述接枝反应的温度为50～100℃，制备的碱性品红吸附剂的分子量是随温度的升高而增大，最后趋于平衡；由于接枝反应温度的升高可以提高溶液中的配体向母体(阴离子聚丙烯酰胺)主链上的反应活性位点扩散的速率，并且增大了活性位点配体的浓度，促进聚合反应的进行。进一步优选，所述接枝反应的温度为90～100℃。在该温度范围内，所得碱性品红吸附剂的分子量最大优选地，在步骤(2)中，所述接枝反应的pH为6～8，所得碱性品红吸附剂的分子量随着pH的升高先增大后减小；进一步优选，所述接枝反应的pH为7.5，该pH下，反应环境的游离的氢离子和氢氧根离子相互作用没有干扰聚合反应。优选地，步骤(2)中，所述接枝反应的时间为8～15h。优选地，步骤(3)中，所述溶剂为质量分数为20～50％的甲醛水溶液。优选地，步骤(3)中，所述冷冻干燥的温度为-60～-40℃。本专利技术还提供了一种所述碱性品红吸附剂在处理染料废水中的应用。优选地，所述碱性品红吸附剂能在pH为5～8的范围内吸附染料废水中的碱性品红。优选地，所述染料废水中碱性品红的浓度为150～300mg/L。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)原料来源广泛，价格低廉；(2)将阴离子聚丙烯酰胺进行改性，使其具有机械强度高，热稳定性好；(3)反应溶剂以及反应物均绿色无毒，节约成本，保护环境，减少了二次污染；(4)本专利技术是可分离富集的功能材料，含有较多的功能基团，对碱性品红有较好的吸附性；(5)本专利技术接枝上去的氮原子较多，含氮量高，提供孤对电子多，对碱性品红有较好的吸附效果；(6)本专利技术提供的碱性品红吸附剂的反应路线简单，合成方法操作方便，只需要母体与甲醛反应生成羟甲基化聚丙烯酰胺中间体后然后与配体发生接枝反应两步即可，条件容易达到，无需大型仪器设备，所以容易实现批量生产及自动化控制，具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性品红吸附剂，其特征在于，包含如式(Ⅰ)所示的重复单元：

【技术特征摘要】
1.一种碱性品红吸附剂，其特征在于，包含如式(Ⅰ)所示的重复单元：所述碱性品红吸附剂的特性粘度为750～850mg/mL。2.一种根据权利要求1所述的碱性品红吸附剂的制备方法，其特征在于，包括：以具有如(Ⅱ)所示重复单元的阴离子聚丙烯酰胺为母体，与甲醛发生羟甲基反应，再与结构如(Ⅲ)所示的配体发生接枝反应，得到具有所述碱性品红吸附剂；3.根据权利要求2所述的碱性品红吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：(1)将阴离子聚丙烯酰胺溶于水中，加入甲醛水溶液进行羟甲基反应，得混合物；(2)在步骤(1)得到的混合物中加入所述配体进行接枝反应，得聚合物；(3)将步骤(2)得到的聚合物浸泡在溶剂中，经水...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈忱，闵嘉芯，李卓厉，洪晨露，周秋霞，厉炯慧，熊春华，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33