一种改性聚苯胺吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种改性聚苯胺吸附剂及其制备方法和应用，该吸附剂为三氨基苯和苯胺的共聚物，其中三氨基苯和苯胺的摩尔比为0.05:1～0.8:1。将三氨基苯和苯胺加入稀硫酸溶液中搅拌溶解，并保持搅拌，温度0

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚苯胺吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于污染治理领域，尤其是涉及一种改性聚苯胺吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着工业化进程的进行，人们对环境保护及生命健康的关注越来越高，经济和工业的快速发展也带来了对生态环境的破坏，环境污染已经成为制约社会发展的重要因素。水资源是人来赖以生存发展的最重要的资源，但是目前我国水环境问题比较突出，废水排放标准日益严格，工业企业水处理成本居高不下。水体的重金属污染带来巨大的经济损失和生态危害，重金属离子对水生生物、人体均造成严重的危害，铅在自然界中主要以化合物形式存在，被人体摄入之后会损害神经系统、消化系统及肾脏。开发经济高效的铅离子去除方法是亟待解决的迫切问题。
[0003]现有技术中，处理废水中的重金属离子多采用吸附法，该方法具有操作简单、适应范围广等优点。吸附剂是决定吸附效率和成本的关键因素，目前工业上应用最多的吸附剂是活性炭，通过对活性炭进行改性以提高对重金属的吸附能力。如“一种污水处理吸附剂及其制备和使用方法”(CN 109289780 A)专利技术，将改性玉米芯、改性柚子皮和活性炭混合，增加吸附剂表面孔隙的方法提高对重金属的吸附能力。“一种可重复利用的污水处理吸附剂”(CN 105771931 A)专利技术，通过酸浸、碱浸处理得到改性活性炭，再配合盐酸改性海泡石、膨胀蛭石、空心砖颗粒和玻璃微珠混合均匀，得到一种包括大孔吸附树脂和无机吸附成分的可重复利用的污水处理吸附剂。“一种同步去除污水中重金属和有机物的改性活性炭的制备方法”(CN 108479698 A)专利技术，通过对活性炭进行预处理，再用高锰酸钾和双氧水浸泡，醋酸和醋酸钠浸渍，烘干后于500～600℃和氮气气氛中焙烧，再于十二烷基硫酸钠溶液中浸渍，烘干后进行焙烧并用水蒸气深度活化，制得具有重金属吸附能力的活性炭。但上述粉末状吸附剂分散在液体中难分离，不易回收，易造成二次污染。
[0004]为解决这一难题，人们将磁性纳米材料与碳基材料复合形成磁性复合吸附剂。磁性纳米材料的优点是通过施加外加磁场即可回收再利用，经济高效。如“一种通用磁性吸附剂的制备方法与应用”(CN 108393073 A)专利技术，采用溶剂热法经170～250℃合成碳与磁性尖晶石型铁氧体MFe2O4杂化的纳米复合材料MFe2O4/C磁性吸附剂。该方法虽然解决了固液分离问题，但需要特别方法制备磁性材料，工艺复杂、成本高和工业化生产困难。
[0005]专利申请CN111715195A公开了一种铜渣聚苯胺磁性复合吸附剂及其制备方法。采用原位聚合法制备的铜渣聚苯胺磁性复合吸附剂为具有核壳结构的铜渣聚苯胺复合材料，外壳是由纤维棒状聚苯胺堆叠构成，具有丰富的孔隙结构，比表面积大；同时表面有丰富的氨基、亚胺基官能团，对重金属离子具有静电吸附、还原吸附以及螯合反应三重吸附作用，吸附能力强，吸附效率高。该类吸附剂都将聚苯胺负载在其他物质上，通过提高聚苯胺的比表面积的方式来提高其吸附能力和吸附效率，但是效果不佳。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种吸附量大、吸附效率高的改性聚苯胺吸附剂及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种改性聚苯胺吸附剂，该吸附剂为通过三氨基苯和苯胺的共聚制备的改性聚苯胺，聚合物中，氮原子与苯基的摩尔比大于1且小于2.3；三氨基苯和苯胺的摩尔比为0.05:1～0.8:1。
[0008]进一步地，所述的三氨基苯为1,2,3
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三氨基苯，1,2,4
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三氨基苯或1,3,5
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三氨基苯。三氨基苯有三个氨基，在氧化聚合过程中可以与三分子苯胺发生反应，从而形成网状结构。另外三氨基苯与苯胺相比，具有三倍的氮原子数，从而能够提供更多的亚氨基及氨基，有利于聚合物对重金属的吸附。
[0009]进一步地，所述的三氨基苯和苯胺的摩尔比为0.4:1～0.7:1。
[0010]上述改性聚苯胺吸附剂的制备方法，将三氨基苯和苯胺加入稀硫酸溶液中搅拌溶解，并保持搅拌，温度0
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50℃；随后将过硫酸铵水溶液滴加至上述溶液中，滴加速度10至50ml/h，搅拌反应8
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48小时；随后对产物进行洗涤，得到颗粒状富氮聚苯胺材料。
[0011]进一步地，以三氨基苯和苯胺作为反应单体,过硫酸铵与反应单体的摩尔比为0.5:1～2:1。
[0012]进一步地，过硫酸铵与反应单体的摩尔比为1.2:1～1.6:1。
[0013]进一步地，溶解三氨基苯和苯胺的稀硫酸的浓度为1mol/L。
[0014]进一步地，三氨基苯和苯胺在稀硫酸溶液中溶解的浓度为2～300mmol/L。
[0015]进一步地，对产物进行洗涤采用超纯水和无水乙醇进行多次离心洗涤，洗涤后于50～70℃烘干。
[0016]上述改性聚苯胺吸附剂的应用，将所述吸附剂用于处理含重金属的污水。
[0017]聚苯胺材料中有大量的氨基和亚氨基，对重金属离子具有较好的络合作用，因而对重金属粒子具有较好的吸附作用。另外聚苯胺原料廉价，合成容易，稳定性高，非常适合于重金属离子吸附的工业化。但是传统的聚苯胺合成方法，采用苯胺为原料，添加氧化剂苯胺聚合为聚苯胺，得到的聚苯胺的氨基或亚氨基和苯环的摩尔比基本上保持在1:1,而本专利技术通过三氨基苯的引入，大幅提高了氨基或亚氨基在材料中所占比例，因而在将该富氮聚苯胺作为吸附材料时，其对重金属离子尤其是铅离子以及铬离子的吸附量同等条件下有较大幅度的提高。在三氨基苯和苯胺的摩尔比在6:10时，铅离子和铬离子吸附量均达到最大值，为单纯聚苯胺吸附量的1.50和1.36倍。
附图说明
[0018]图1为实施例4所得颗粒状富氮聚苯胺材料的扫描电镜图；
[0019]图2为实施例6所得颗粒状富氮聚苯胺材料的扫描电镜图；
[0020]图3为对比例1聚苯胺的扫描电镜图；
[0021]图4为实施例1
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3得到样品的拉曼图谱。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0023]实施例1
‑7[0024]按表1中配方，将称量准确的原料(三氨基苯和苯胺)置于100ml的锥形瓶中加溶剂(稀硫酸)溶解，并准确称量过硫酸铵APS置于离心管中并加溶剂(稀硫酸)溶解，同时置于冰水浴中磁力搅拌冷却1小时，直至温度降至0℃，然后将APS溶液以20ml/h的速度滴入原料溶液中，滴加结束后搅拌反应24小时.反应结束后使用超纯水离心洗涤3次，无水乙醇离心洗涤3次，置于60℃的烘箱中干燥后，即得以不同原料为单体的富氮聚苯胺。
[0025]对比文件1
[0026]原料中三氨基苯的用量为0，其余同实施例。
[0027]表1实施例1
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7和对比文件1中原料用量配方表(其中过硫酸铵的摩尔比为三氨基苯和苯胺总摩尔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性聚苯胺吸附剂，其特征在于，该吸附剂为通过三氨基苯和苯胺的共聚制备的改性聚苯胺，聚合物中，氮原子与苯基的摩尔比大于1且小于2.3；三氨基苯和苯胺的摩尔比为0.05:1～0.8:1。2.根据权利要求1所述的一种改性聚苯胺吸附剂，其特征在于，所述的三氨基苯为1,2,3
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三氨基苯，1,2,4
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三氨基苯或1,3,5
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三氨基苯。3.根据权利要求1所述的一种改性聚苯胺吸附剂，其特征在于，所述的三氨基苯和苯胺的摩尔比为0.4:1～0.7:1。4.一种如权利要求1
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3中任一所述的改性聚苯胺吸附剂的制备方法，其特征在于，将三氨基苯和苯胺加入稀硫酸溶液中搅拌溶解，并保持搅拌，温度0
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50℃；随后将过硫酸铵水溶液滴加至上述溶液中，滴加速度10至50ml/h，搅拌反应8
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48小...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晔，董均明，
申请(专利权)人：伊斯拓通用设备江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：