水滑石-聚间苯二胺复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种水滑石‑聚间苯二胺复合材料及其制备方法和应用，该水滑石‑聚间苯二胺复合材料包括水滑石和聚间苯二胺，聚间苯二胺负载在水滑石表面。其制备方法包括制备水滑石分散液；制备水滑石和间苯二胺的分散液；将水滑石和间苯二胺的分散液与氧化剂混合进行氧化聚合反应。本发明专利技术水滑石‑聚间苯二胺复合材料具有成本低、易合成、吸附性能好等优点，其制备方法具有工艺简单、操作方便、反应条件温和、成本低、生产效率高、生产周期短、产品收益率高等优点，适合于大规模制备，利于工业化应用。本发明专利技术复合材料能够应用于处理双氯芬酸废水，具有工艺简单、操作方便、成本低、处理效率高、吸附效果好等优点，有着很高的应用价值和商业价值。

Hydrotalcite polyphthalamine two amine composite material and its preparation method and Application

The invention discloses a hydrotalcite poly-m-phenylenediamine composite material, a preparation method and application thereof. The hydrotalcite poly-m-phenylenediamine composite material comprises hydrotalcite and poly-m-phenylenediamine, and the poly-m-phenylenediamine is supported on the surface of the hydrotalcite. The preparation method includes preparation of hydrotalcite dispersions, preparation of hydrotalcite and m-phenylenediamine dispersions, and oxidation polymerization of hydrotalcite and m-phenylenediamine dispersions with oxidants. The hydrotalcite/poly(m-phenylenediamine) composite material of the invention has the advantages of low cost, easy synthesis and good adsorption performance, and the preparation method has the advantages of simple process, convenient operation, mild reaction conditions, low cost, high production efficiency, short production cycle and high yield of the product, which is suitable for large-scale preparation and is favorable for industrialization. Application. The composite material has the advantages of simple process, convenient operation, low cost, high treatment efficiency and good adsorption effect, and has high application value and commercial value.

【技术实现步骤摘要】
水滑石-聚间苯二胺复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于环保吸附材料
，涉及一种水滑石-聚间苯二胺复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
内分泌干扰物作为新型污染物，普遍存在于水体环境中。如，双氯芬酸是一种新型微量有机污染物，对水环境的影响具有潜在威胁，它能通过多种途径进入水生环境，包括污水处理厂，从医院或制药工业园区排放污水，直接排放的畜禽养殖废水、家禽加工、水产养殖、化粪池系统等。双氯芬酸具有很强的化学稳定性和生物难降解性，可以长期存在水体中，对生物内分泌系统进行干扰，持续造成严重的环境和健康问题。目前，为了减少新型有机污染物对环境的污染，光催化降解、膜过滤、絮凝与沉淀、电化学技术以及吸附等方法被应用于复合处理中，其中吸附法处理染料和/或重金属污染水体因具有操作简单、投资少、处理后出水水质好等特点而受到重视，但大部分吸附剂因吸附能力低，成本高，污染物去除量少等原因不能广泛应用于有机物污染水体的处理过程中，因而需要开发更加高效、环保、低成本的吸附剂材料。水滑石常被运用于重金属污染水体的处理过程中，然而其在有机污染物的处理方面应用较少，主要是因为缺乏有机物有效吸附位点导致对污染物，尤其是对有机污染物的吸附效果不佳。现有技术中通常采用表面改性的方法在水滑石表面接枝小分子物质，如海藻酸钠、鼠李糖脂等，但是这些小分子物质的存在对于吸附能力的提高并不明显。另外，对水滑石进行改性的方法中存在反应条件复杂，甚至难以发生等问题，应用领域受到限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、吸附性能好的水滑石-聚间苯二胺复合材料，还提供了一种制备工艺简单、操作简便、反应条件温和、成本低、生产效率高、生产周期短、产品收益率高的水滑石-聚间苯二胺复合材料的制备方法，以及该水滑石-聚间苯二胺复合材料在处理双氯芬酸废水中的应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种水滑石-聚间苯二胺复合材料，所述水滑石-聚间苯二胺复合材料包括水滑石和聚间苯二胺，所述聚间苯二胺负载在水滑石表面。上述的水滑石-聚间苯二胺复合材料，进一步改进的，所述聚间苯二胺的负载量为水滑石-聚间苯二胺复合材料质量的20%～80%；所述水滑石为正六边形片状；所述聚间苯二胺为球状，粒径为50nm～200nm。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的水滑石-聚间苯二胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将水滑石超声分散到水中，得到水滑石分散液；S2、将间苯二胺与水滑石分散液混合，超声分散，得到水滑石和间苯二胺的分散液；S3、将步骤S2中得到的水滑石和间苯二胺的分散液与氧化剂混合进行氧化聚合反应，得到水滑石-聚间苯二胺复合材料。上述的制备方法，进一步改进的，所述水滑石、间苯二胺和氧化剂的质量比为1∶2～4∶2～5。上述的制备方法，进一步改进的，所述氧化剂为过硫酸铵和/或过硫酸钠。上述的制备方法，进一步改进的，所述水滑石为镁铝水滑石、钙铝水滑石和镍铁水滑石中的至少一种。上述的制备方法，进一步改进的，所述镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：将硝酸镁、硝酸铝、尿素溶于水中，得到混合溶液，其中硝酸镁、硝酸铝、尿素的质量比为1∶1∶1～2∶1∶3；将所得混合溶液在80℃～120℃下进行水热反应12h～24h，反应完成后过滤，得到镁铝水滑石。上述的制备方法，进一步改进的，所述钙铝水滑石的制备方法包括以下步骤：将硝酸钙、硝酸铝、尿素溶于水中，得到混合溶液，其中硝酸钙、硝酸铝、尿素的质量比为1∶1∶1～3∶1∶1；将所得混合溶液在80℃～120℃下进行水热反应12h～24h，反应完成后过滤，得到钙铝水滑石。上述的制备方法，进一步改进的，所述镍铁水滑石的制备方法包括以下步骤：将硝酸镍、硝酸铁、尿素溶于水中，得到混合溶液，其中硝酸镍、硝酸铁、尿素的质量比为1∶1∶1～4∶1∶1；将所得混合溶液在80℃～120℃下进行水热反应12h～24h，反应完成后过滤，得到镍铁水滑石。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述超声分散的温度为25℃～45℃；所述超声分散的时间为0.5h～1h。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S3中，所述氧化聚合反应过程中加入碱液以维持反应体系的pH值；所述碱液的添加量为反应体系总体积的10%～30%；所述碱液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述碱液中OH-的浓度为1M～3M；所述氧化聚合反应在搅拌条件下进行；所述氧化聚合反应的温度为25℃～45℃；所述氧化聚合反应的时间为5h～10h。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的水滑石-聚间苯二胺复合材料或上述的制备方法制得的水滑石-聚间苯二胺复合材料在处理双氯芬酸废水中的应用。上述的应用，进一步改进的，包括以下步骤：将水滑石-聚间苯二胺复合材料与双氯芬酸废水混合进行振荡吸附，完成对双氯芬酸废水的处理；所述水滑石-聚间苯二胺复合材料的添加量为每升双氯芬酸废水中添加水滑石-聚间苯二胺复合材料0.25g～0.5g。上述的应用，进一步改进的，所述双氯芬酸废水的浓度为50mg/L～400mg/L；所述双氯芬酸废水的pH值为5～7。上述的应用，进一步改进的，所述振荡吸附的转速为150rpm～200rpm；所述振荡吸附的温度为25℃～45℃；所述振荡吸附的时间为1min～1440min。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术提供了一种水滑石-聚间苯二胺复合材料，包括水滑石和聚间苯二胺，聚间苯二胺负载在水滑石表面。本专利技术中，水滑石是一类由带正电荷层和层间填充带负电荷的阴离子所构成的阴离子型层状化合物，具有可调变的组成、良好的吸附稳定性和离子交换性，以内表面和层间空间巨大的水滑石为载体，更容易接受客体，以提高吸附性能，将聚间苯二胺负载在水滑石表面，由于聚间苯二胺是一种典型的氨基共轭聚合物可为多种污染物，尤其是可为有机污染物提供吸附位点，从而使得大部分有机污染物能快速吸附在其表面；同时，聚间苯二胺负载后未改变水滑石表面的电负性，复合材料仍带正电，这使得该材料能通过静电引力吸附带负电的有机物（如双氯芬酸）。本专利技术的水滑石-聚间苯二胺复合材料中，通过静电引力、ππ键、氢键等作用吸附水体中的有机物。本专利技术水滑石-聚间苯二胺复合材料具有成本低、易合成、吸附性能好等优点，能够有效吸附废水中的双氯芬酸，具有较好的使用价值和应用前景。（2）本专利技术的水滑石-聚间苯二胺复合材料中，聚间苯二胺的负载量为水滑石-聚间苯二胺复合材料质量的20%～80%，能够保证材料具有足够的吸附位点，从而能够提高材料对有机污染物的吸附能力，进而具有较好的吸附效果。（3）本专利技术的水滑石-聚间苯二胺复合材料中，聚间苯二胺为球状，水滑石为正六边形片状，使得球状聚间苯二胺更易于负载在正六边形片状水滑石上，由此形成的水滑石-聚间苯二胺复合材料性能更加稳定。（4）本专利技术还提供了一种水滑石-聚间苯二胺复合材料的制备方法，先将水滑石超声分散于水中使得水滑石上的吸附位点暴露在外面，此时加入间苯二胺，使得间苯二胺更容易与水滑石上的吸附位点结合，经超声分散形成水滑石-间苯二胺，然后在氧化剂的作用下发生氧化聚合反应，将间苯二胺转化为聚间苯二胺负载在水滑石表面，从而制得稳定性能更好的水滑石-聚间苯二胺复合材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水滑石‑聚间苯二胺复合材料，其特征在于，所述水滑石‑聚间苯二胺复合材料包括水滑石和聚间苯二胺，所述聚间苯二胺负载在水滑石表面。

【技术特征摘要】
1.一种水滑石-聚间苯二胺复合材料，其特征在于，所述水滑石-聚间苯二胺复合材料包括水滑石和聚间苯二胺，所述聚间苯二胺负载在水滑石表面。2.根据权利要求1所述的水滑石-聚间苯二胺复合材料，其特征在于，所述聚间苯二胺的负载量为水滑石-聚间苯二胺复合材料质量的20%～80%；所述水滑石为正六边形片状；所述聚间苯二胺为球状，粒径为50nm～200nm。3.一种如权利要求1或2所述的水滑石-聚间苯二胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将水滑石超声分散到水中，得到水滑石分散液；S2、将间苯二胺与水滑石分散液混合，超声分散，得到水滑石和间苯二胺的分散液；S3、将步骤S2中得到的水滑石和间苯二胺的分散液与氧化剂混合进行氧化聚合反应，得到水滑石-聚间苯二胺复合材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水滑石、间苯二胺和氧化剂的质量比为1∶2～4∶2～5。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵和/或过硫酸钠；所述水滑石为镁铝水滑石、钙铝水滑石和镍铁水滑石中的至少一种；所述镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：将硝酸镁、硝酸铝、尿素溶于水中，得到混合溶液，其中硝酸镁、硝酸铝、尿素的质量比为1∶1∶1～2∶1∶3；将所得混合溶液在80℃～120℃下进行水热反应12h～24h，反应完成后过滤，得到镁铝水滑石；所述钙铝水滑石的制备方法包括以下步骤：将硝酸钙、硝酸铝、尿素溶于水中，得到混合溶液，其中硝酸钙、硝酸铝、尿素的质量比为1∶1∶1～3∶1∶1；将所得混合溶液在80℃～120℃下进行水热反应12h～24h，反应完成后过滤，得到钙铝水滑石；所述镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁兴中，熊婷，杨羽茜，陈鸿鹄，彭叶琼，姚赛，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43