本发明专利技术公开了一种MnO2/PEI/TA双功能复合材料的制备及其应用。以高锰酸钾和无水乙醇为原材料，采用水‑有机两相法合成二氧化锰，在此基础上，用单宁酸和聚乙烯亚胺对其进行改性，合成MnO2/PEI/TA双功能复合材料。本发明专利技术提供的材料制备过程简单，反应条件易控制，且对Cu(Ⅱ)和Cr(VI)有较强的去除能力，使其在重金属离子去除方面有广阔的应用前景。
Preparation and Application of MnO 2/PEI/TA Bifunctional Composites
【技术实现步骤摘要】
MnO2/PEI/TA双功能复合材料的制备及其应用
本专利技术涉及吸附材料制备
，具体涉及MnO2/PEI/TA双功能复合材料的制备及其应用。
技术介绍
由于工业进步和技术发展，重金属废水在过去50年中迅速增加。重金属的主要来源有冶炼、采矿、电池制造、纺织印刷、电镀和皮革等工业。由于重金属离子具有毒性、不可降解性和易在食物链中的累积等性质，对环境和人类生存、发展产生严重影响。重金属废水的处理技术主要包括离子交换法、电化学法、化学沉淀法、混凝法、生物法、吸附法和膜过滤法等。生物法处理水费用低但处理速度慢且易受环境影响；化学沉淀法简单易操作但成本高；吸附法是一种相对简单、高效的水处理技术，而且可以处理低浓度的重金属废水。MnO2因具有成本低、环境兼容性好、比表面积高和价态多等优点，在储能、催化剂、离子交换、气体传感器以及吸附等领域备受关注。MnO2的晶格中有可以容纳阳离子的独特的层或隧道，而且引入的阳离子可以稳定其晶体结构。单宁酸(TA)和聚乙烯亚胺(PFI)等高分子材料由于具有丰富的官能团而被广泛应用于对吸附材料的表面改性，提高其吸附性能。单宁酸是一种含有大量活性官能团的(羟基和酚羟基)、普遍存在的天然聚合物。它来源丰富、价格低廉，可从种子、树皮等植物部位提取。聚乙烯亚胺含有大量的氨基团，与重金属离子有很强的电子共享趋势，而且可以还原六价铬Cr(VI)。单宁酸(TA)和聚乙烯亚胺(PEI)都易溶于水，但在一定条件下，它们之间可以通过Michael加成或Schiff碱反应形成组装材料，从而可以有效地去除废水中的重金属离子。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术的目的在于提供一种MnO2/PEI/TA双功能复合材料的制备及其应用本专利技术采用以下技术方案一种MnO2/PEI/TA双功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：1、将1.67g高锰酸钾溶解在100mL去离子水中，磁力搅拌至完全溶解；2、在磁力搅拌下，将10mL无水乙醇缓慢滴入步骤1所得的高锰酸钾溶液中，在室温下继续搅拌2～3h；3、将步骤2所得的样品进行离心，用去离子水洗3次，无水乙醇洗3次；4、将步骤3所得的样品在50℃下干燥12h，得到二氧化锰；5、将一定量步骤4制得的二氧化锰分散在去离子水中，超声10min，使其在水中均匀分布；6、将一定量单宁酸加入步骤5所得的均匀混合物中，超声5min，使单宁酸完全溶解；7、将一定量的聚乙烯亚胺溶解在去离子水中；8、在磁力搅拌下，将步骤7制得的聚乙烯亚胺水溶液缓慢滴入步骤6所得的混合物中；9、用H2SO4和NaOH调节步骤8所得的混合物的pH，在25～35℃下磁力搅拌一段时间；10、将步骤9所得的样品用去离子水进行洗涤6次，然后在40℃下干燥18h，得到MnO2/PEI/TA双功能复合材料。本专利技术技术方案中，二氧化锰与去离子水的质量体积比为0.05～0.2g：200mL。本专利技术技术方案中，单宁酸的量为0.6g。本专利技术技术方案中，聚乙烯亚胺与去离子水的质量体积比为0.6g：30～50mL。本专利技术技术方案中，单宁酸与聚乙烯亚胺的质量比为1：0.5～1.25。本专利技术技术方案中，调节所得的混合物的pH＝8.0～9.0，优选：pH＝8.5。本专利技术技术方案中，搅拌时间为6～12h，优选：搅拌时间为6h。上述MnO2/PEI/TA材料是一种双功能复合材料，它的表面呈现出粗糙多孔的树枝状结构，增加了与金属离子的接触面积，从而可以去除更多的重金属离子。MnO2/PEI/TA对Cu(II)和Cr(Ⅵ)的最大去除量分别是121.2mg·g-1和792.3mg·g-1，比其他文献报道的吸附材料对二价铜Cu(Ⅱ)或六价铬Cr(Ⅵ)去除能力强。因此本专利技术制备的MnO2/PEI/TA双功能材料在水处理领域具有很大的实际应用潜力。附图说明图1为所制备的MnO2/PEI/TA材料的扫描电镜图。图2为所制备的MnO2/PEI/TA材料的X射线光电子能谱图。图3为MnO2/PEI/TA材料对Cu(Ⅱ)的吸附量与Cu(Ⅱ)初始浓度的关系图。图4为MnO2/PEI/TA材料对Cr(Ⅵ)的吸附量与Cr(Ⅵ)初始浓度的关系图。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。以下实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例1：1、将1.67g高锰酸钾溶解在100mL去离子水中，磁力搅拌至完全溶解；2、在磁力搅拌下，将10mL无水乙醇缓慢滴入步骤1所得的高锰酸钾溶液中，在室温下继续搅拌2h；3、将步骤2所得的样品进行离心，用去离子水洗3次，无水乙醇洗3次；4、将步骤3所得的样品在50℃下干燥12h，得到二氧化锰；5、将0.05g步骤4制得的二氧化锰分散在200mL去离子水中，超声10min，使其在水中均匀分布；6、将0.6g单宁酸加入步骤5所得的均匀混合物中，超声5min，使单宁酸完全溶解；7、将0.6g聚乙烯亚胺溶解在50mL去离子水中；8、在磁力搅拌下，将步骤7制得的聚乙烯亚胺水溶液缓慢滴入步骤6所得的混合物中；9、用H2SO4和NaOH调节步骤8所得的混合物的pH＝8.0，在25℃下磁力搅6h；10、将步骤9所得的样品用去离子水进行洗涤6次，然后在40℃下干燥18h，得到MnO2/PEI/TA双功能复合材料。实施例2：1、将1.67g高锰酸钾溶解在100mL去离子水中，磁力搅拌至完全溶解；2、在磁力搅拌下，将10mL无水乙醇缓慢滴入步骤1所得的高锰酸钾溶液中，在室温下继续搅拌3h；3、将步骤2所得的样品进行离心，用去离子水洗3次，无水乙醇洗3次；4、将步骤3所得的样品在50℃下干燥12h，得到二氧化锰；5、将0.1g步骤4制得的二氧化锰分散在200mL去离子水中，超声10min，使其在水中均匀分布；6、将0.6g单宁酸加入步骤(5)所得的均匀混合物中，超声5min，使单宁酸完全溶解；7、将0.6g聚乙烯亚胺溶解在50mL去离子水中；8、在磁力搅拌下，将步骤7制得的聚乙烯亚胺水溶液缓慢滴入步骤6所得的混合物中；9、用H2SO4和NaOH调节步骤8所得的混合物的pH＝9.0，在35℃下磁力搅拌12h；10、将步骤9所得的样品用去离子水进行洗涤6次，然后在40℃下干燥18h，得到MnO2/PEI/TA双功能复合材料。实施例3：1、将1.67g高锰酸钾溶解在100mL去离子水中，磁力搅拌至完全溶解；2、在磁力搅拌下，将10mL无水乙醇缓慢滴入步骤1所得的高锰酸钾溶液中，在室温下继续搅拌2.5h；3、将步骤2所得的样品进行离心，用去离子水洗3次，无水乙醇洗3次；4、将步骤3所得的样品在50℃下干燥12h，得到二氧化锰；5、将0.15g步骤4制得的二氧化锰分散在200mL去离子水中，超声10min，使其在水中均匀分布；6、将0.6g单宁酸加入步骤5所得的均匀混合物中，超声5min，使单宁酸完全溶解；7、将0.6g聚乙烯亚胺溶解在50mL去离子水中；8、在磁力搅拌下，将步骤7制得的聚乙烯亚胺水溶液缓慢滴入步骤6所得的混合物中；9、用H2SO4和NaOH调节步骤8所得的混合物的pH＝8.5，在30℃下磁力搅拌9h；10、将步骤9所得的样品用去离子水进行洗涤6次，然后在40℃下干燥18h，得到MnO2/PEI/本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种MnO2/PEI/TA双功能复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、将1.67g高锰酸钾溶解在100mL去离子水中，磁力搅拌至完全溶解；(2)、在磁力搅拌下，将10mL无水乙醇缓慢滴入步骤(1)所得的高锰酸钾溶液中，在室温下继续搅拌2～3h；(3)、将步骤(2)所得的样品进行离心，用去离子水洗3次，无水乙醇洗3次；(4)、将步骤(3)所得的样品在50℃下干燥12h，得到二氧化锰；(5)、将一定量步骤(4)制得的二氧化锰分散在去离子水中，超声10min，使其在水中均匀分布；(6)、将一定量单宁酸加入步骤(5)所得的均匀混合物中，超声5min，使单宁酸完全溶解；(7)、将一定量的聚乙烯亚胺溶解在去离子水中；(8)、在磁力搅拌下，将步骤(7)制得的聚乙烯亚胺水溶液缓慢滴入步骤(6)所得的混合物中；(9)、用H2SO4和NaOH调节步骤(8)所得的混合物的pH，在25～35℃下磁力搅拌一段时间；(10)、将步骤(9)所得的样品用去离子水进行洗涤6次，然后在40℃下干燥18h，得到MnO2/PEI/TA双功能复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种MnO2/PEI/TA双功能复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、将1.67g高锰酸钾溶解在100mL去离子水中，磁力搅拌至完全溶解；(2)、在磁力搅拌下，将10mL无水乙醇缓慢滴入步骤(1)所得的高锰酸钾溶液中，在室温下继续搅拌2～3h；(3)、将步骤(2)所得的样品进行离心，用去离子水洗3次，无水乙醇洗3次；(4)、将步骤(3)所得的样品在50℃下干燥12h，得到二氧化锰；(5)、将一定量步骤(4)制得的二氧化锰分散在去离子水中，超声10min，使其在水中均匀分布；(6)、将一定量单宁酸加入步骤(5)所得的均匀混合物中，超声5min，使单宁酸完全溶解；(7)、将一定量的聚乙烯亚胺溶解在去离子水中；(8)、在磁力搅拌下，将步骤(7)制得的聚乙烯亚胺水溶液缓慢滴入步骤(6)所得的混合物中；(9)、用H2SO4和NaOH调节步骤(8)所得的混合物的pH，在25～35℃下磁力搅拌一段时间；(10)、将步骤(9)所得的样品用去离子水进行洗涤6次，然后在40℃下干燥18h，得到MnO2/PEI...
【专利技术属性】
技术研发人员：高洪涛，修其慧，邓晓燕，戴冬梅，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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