本发明专利技术提供了一种氨基碳羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用，属于环境污染治理技术领域。本发明专利技术提供的氨基碳羟基磷灰石复合材料，由包含以下组分的原料制得：碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和4‑[N,N‑二(2‑吡啶甲基)氨基‑1,8‑萘二甲酸酐]。本发明专利技术通过添加硅烷偶联剂和4‑[N,N‑二(2‑吡啶甲基)氨基‑1,8‑萘二甲酸酐]对碳羟基磷灰石表面进行改性，有效地提高了碳羟基磷灰石的选择性吸附能力，能够高效地去除废水中含有的铜离子。
A Composite of Amino Carbon Hydroxyapatite and Its Preparation Method and Application
【技术实现步骤摘要】
一种氨基碳羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于环境污染治理
，具体涉及一种氨基碳羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，已见报道的去除含铜离子废水的方法有吸附法、沉淀法、离子交换法、混凝法和电渗析法。其中，吸附法是一种运行稳定、经济、高效的方法，是处理含铜离子废水优先选择的方法。常用于处理含铜离子废水的吸附剂有硅基材料、多壁纳米管和非金属矿物(如蒙脱土、膨润土、磷灰石)等，其中，非金属矿物是一种分布广泛、成本低廉、环境友好的材料，在治理环境污染方面表现出良好的效果。而非金属矿物中的磷灰石及其衍生物(碳羟基磷灰石、硅碳羟基磷灰石等)因具有较大比表面积和内部孔状结构发育良好，内外表面吸附位点多的特点，为提高重金属吸附容量和吸附效率创造优异条件。其中，碳羟基磷灰石具有修复金属污染水体的优点，但存在吸附能力偏低的技术缺陷。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种氨基碳羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的氨基碳羟基磷灰石复合材料具有良好的吸附性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种氨基碳羟基磷灰石复合材料，由包含以下组分的原料制得：碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]；所述碳羟基磷灰石和硅烷偶联剂的用量比为500.0mg：10mL～15mL；所述碳羟基磷灰石和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]的质量比为10:1～1.2。优选地，所述硅烷偶联剂为KH-550。本专利技术还提供了上述技术方案所述氨基碳羟基磷灰石复合材料的制备方法，包含以下步骤：将碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和溶剂混合，进行改性反应，得到改性碳羟基磷灰石；将所述改性碳羟基磷灰石、4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]和溶剂混合，进行接枝反应，得到氨基碳羟基磷灰石复合材料。优选地，所述改性反应的温度为80～90℃，时间为3～4h。优选地，所述接枝反应的温度为80～90℃，时间为12～15h。优选地，所述4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]由包含以下步骤的方法制备得到：将萘酰亚胺、乙二醇甲醚和二甲基吡啶胺混合，进行第一反应，得到4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]。优选地，所述第一反应的温度为140～160℃，时间为24～28h。优选地，所述接枝反应后，将所得接枝反应产物依次进行离心处理、乙醇洗涤和干燥。本专利技术还提供了上述技术方案所述的氨基碳羟基磷灰石复合材料或上述技术方案所述的制备方法制得的氨基碳羟基磷灰石复合材料在污水处理领域中的应用。优选地，所述氨基碳羟基磷灰石复合材料在污水处理时污水的pH值为5.0～6.5，时间为50～70min，温度为20～50℃。本专利技术提供了一种氨基碳羟基磷灰石复合材料，由包含以下组分的原料制得：碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]；所述碳羟基磷灰石和硅烷偶联剂的用量比为500.0mg：10mL～15mL；所述碳羟基磷灰石和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]的质量比为10:1～1.2。本专利技术通过添加硅烷偶联剂对碳羟基磷灰石(CHAP)表面进行改性，通过添加4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐](PN)进行接枝反应，使4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]中的氨基官能团高效接枝于改性碳羟基磷灰石表面，与改性碳羟基磷灰石共同作用，有效地提高了碳羟基磷灰石的吸附能力；同时进一步改进了碳羟基磷灰石的选择性吸附能力，能够高效地去除废水中含有的铜离子。且本专利技术制备得到的氨基碳羟基磷灰石复合材料(CHAP-NH2)具有良好的生物相容性，是一种环境友好型吸附剂。实施例结果表明，含Cu2+离子溶液的pH值为5.0～6.5，CHAP-NH2的用量为0.06g，吸附的时间为50min，吸附的温度为40℃时，CHAP-NH2对含Cu2+离子溶液中Cu2+离子的吸附率>97％。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为实施例1制备得到的CHAP的SEM图，其中(a)为粒径为200nm的CHAP的SEM图，(b)为粒径为20nm的CHAP的SEM图；图2为实施例1制备得到的CHAP-NH2的红外谱图，其中(a)为KH-550改性后CHAP的红外谱图，(b)为制得的CHAP-NH2的红外谱图；图3为实施例1制备得到的CHAP-NH2的SEM图；图4为实施例1制备得到的CHAP-NH2的EDS图；图5为实施例1制备得到的CHAP-NH2的XRD图；图6为含Cu2+离子溶液的pH值对CHAP-NH2吸附Cu2+离子效果的影响图；图7为CHAP-NH2的用量对吸附Cu2+离子效果的影响图；图8为吸附时间对CHAP-NH2吸附Cu2+离子效果的影响图；图9为吸附后Cu2+平衡浓度对CHAP-NH2吸附Cu2+离子效果的影响图；图10为CHAP-NH2对Cu2+离子吸附-解吸循环利用的结果过图；图11为不同温度下CHAP-NH2对Cu2+离子吸附的Langmuir、Freundlich和D-R模型等温线，其中(a)为Langmuir方程对不同温度吸附平衡后的等温线，(b)Freundlich方程对不同温度吸附平衡后的等温线，(c)D-R方程对不同温度吸附平衡后的等温线。具体实施方式本专利技术提供了一种氨基碳羟基磷灰石复合材料，由包含以下组分的原料制得：碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]；所述碳羟基磷灰石和硅烷偶联剂的用量比为500.0mg：10mL～15mL；所述碳羟基磷灰石和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]的质量比为10:1～1.2。在本专利技术中，所述硅烷偶联剂优选为KH-550，本专利技术对所述硅烷偶联剂的具体来源没有特殊的限定，采用本领域常规市售产品即可。本专利技术采用硅烷偶联剂对CHAP进行改性，为后续氨基化接枝反应起到交联的作用。在本专利技术中，所述4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]优选由包含以下步骤的方法制备得到：将萘酰亚胺、乙二醇甲醚和二甲基吡啶胺混合，进行第一反应，得到4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]。在本专利技术中，所述萘酰亚胺和乙二醇甲醚的用量比优选为2.75g:25mL～35mL，进一步优选为2.75g:30mL；所述萘酰亚胺和二甲基吡啶胺的质量比优选为2.75:2～3.0，进一步优选为2.75:2.5。在本专利技术中，所述萘酰亚胺的摩尔浓度优选为10～15mM，进一步优选为12mM，所述二甲基吡啶胺的摩尔浓度优选为10～15mM，进一步优选为12mM。本专利技术对所述萘酰亚胺、乙二醇甲醚和二甲基吡啶胺的来源没有特殊的限定，采用本领域常规市售产品即可。本专利技术对所述混合的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规是混合方式即可，具体的如机械搅拌。在本专利技术中，所述第一反应优选在抽真空、N2保护条件下，在油浴锅中进行；所述第一反应的温度优选为140～160℃，进一步优选为145℃，所述第一反应的时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氨基碳羟基磷灰石复合材料，其特征在于，由包含以下组分的原料制得：碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和4‑[N,N‑二(2‑吡啶甲基)氨基‑1,8‑萘二甲酸酐]；所述碳羟基磷灰石和硅烷偶联剂的用量比为500.0mg：10mL～15mL；所述碳羟基磷灰石和4‑[N,N‑二(2‑吡啶甲基)氨基‑1,8‑萘二甲酸酐]的质量比为10:1～1.2。
【技术特征摘要】
1.一种氨基碳羟基磷灰石复合材料，其特征在于，由包含以下组分的原料制得：碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]；所述碳羟基磷灰石和硅烷偶联剂的用量比为500.0mg：10mL～15mL；所述碳羟基磷灰石和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]的质量比为10:1～1.2。2.根据权利要求1所述的氨基碳羟基磷灰石复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550。3.权利要求1或2所述氨基碳羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和溶剂混合，进行改性反应，得到改性碳羟基磷灰石；将所述改性碳羟基磷灰石、4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]和溶剂混合，进行接枝反应，得到氨基碳羟基磷灰石复合材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述改性反应的温度为80～90℃，时间为3～4h。5.根据权利要求3所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾荣英，唐文清，冯泳兰，刘梦琴，张志敏，何辉艳，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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