一种2-羟丙基-β-环糊精聚合物吸附剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种2

【技术实现步骤摘要】
一种2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精聚合物吸附剂的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于吸附
，具体涉及一种2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精聚合物吸附剂的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着染料的广泛普及和应用，染料给人们的生活带来视觉上盛宴的同时，也伴随着一系列的环境污染问题。大量含有染料的废水被肆意的排放到环境中，对生态、植物、动物及人体的健康都造成很大的影响。亚甲基蓝(MB)作为一种典型的阳离子染料，即使少量溶于水中也会使水体颜色发生明显的变化。因此研究如何高效环保的去除MB对染料废水的有效处理具有重要的指导意义。
[0003]传统的用于去除染料污染物的方法主要分为物理、化学和生物法三大类。具体包括芬顿氧化法、臭氧氧化法、离子交换法、电催化降解法、光催化降解法、混凝
‑
絮凝法，沉淀法，吸附法、膜分离法、好氧或厌氧处理法等。在这些技术中，吸附法因其成本低、操作简单、能耗低、装置简单、对有毒污染物不敏感、能去除各种类型的染料和优良的效率而成为最受青睐的技术之一。
[0004]染料吸附的一个关键因素是吸附剂的选择，近年来，β
‑
环糊精(β
‑
CD)基聚合物已被应用于染料废水处理领域。β
‑
CD是一类包含7个D
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吡喃葡萄糖单元的环状低聚糖，具有特殊的疏水性空腔，能够捕获染料分子，形成主体
‑
客体包合物，从而适合用作吸附剂。此外，β
‑
CD含有多个羟基基团，使得其易于改性，达到多种需要的吸附功能。但β
‑
CD因为分子内氢键的存在，导致其在室温时的溶解度只有1.8g/100mL，不利于大规模制备聚合物吸附剂。此外，β
‑
CD对客体分子的包和能力较低且具有较高的溶血作用，这些因素在一定程度上限制了该类聚合物的应用。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种2
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羟丙基
‑
β
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环糊精聚合物吸附剂的制备方法和应用，该方法能够大规模制备2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精聚合物吸附剂，并且2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精聚合物吸附剂对染料废水具有较好的吸附效果。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]一种2
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羟丙基
‑
β
‑
环糊精聚合物吸附剂的制备方法，将柠檬酸、2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精和催化剂加入到容器中，然后加水混合均匀，加热下进行反应，得到2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精聚合物吸附剂。
[0008]进一步的，催化剂为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、柠檬酸钠、柠檬酸钾、对甲苯磺酸、乙酸、硫酸、硫酸氢钠或氯化铁。
[0009]进一步的，催化剂为磷酸二氢钾。
[0010]进一步的，柠檬酸、2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精的质量比为0.6
‑
2.4g：0.6
‑
2.4g。
[0011]进一步的，2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精和催化剂的质量比为0.6
‑
2.4g：0.125
‑
1.0g。
[0012]进一步的，2
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羟丙基
‑
β
‑
环糊精和水的用量比为0.6
‑
2.4g：15mL。
[0013]进一步的，反应的温度为120
‑
180℃，反应的时间为2
‑
6h。
[0014]一种根据如上所述方法制备的2
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羟丙基
‑
β
‑
环糊精聚合物吸附剂在染料废水处理领域中的应用。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0016]由于2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精(HPCD)是β
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环糊精(β
‑
CD)的醚化衍生物，因为分子内氢键被打开，在室温时HPCD的溶解度大于60g/100mL，这有利于大规模合成聚合物吸附剂，并且HPCD对客体分子的包和能力比β
‑
CD更高，且具有较低的溶血作用，对环境更加友好，所以本专利技术以2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精为原料，制备聚合物吸附剂，本专利技术中柠檬酸(CA)不仅是HPCD的交联剂，还能为MB提供活性吸附位点(羧基基团)，提高了聚合物吸附剂的吸附性能，并且能够大规模制备，对染料废水具有较好的吸附效果，克服了现有技术中不能够大规模制备，吸附效果差的问题。
附图说明
[0017]图1为不同实施例条件下聚合物制备过程示意图；
[0018]图2为不同实施例条件下制备得到的聚合物的实物照片；其中，(a)为实施例1，(b)为实施例2，(c)为实施例3，(d)为实施例4，(e)为实施例5；
[0019]图3为不同实施例条件下所制备的HPCD
‑
CA的产率图；
[0020]图4为不同实施例条件下所制备的HPCD
‑
CA的SEM图，其中，(a)为实施例1，(b)为实施例2，(c)为实施例3，(d)为实施例4，(e)为实施例5；
[0021]图5为不同实施例条件下所制备的HPCD
‑
CA的红外光谱(FTIR)图；
[0022]图6为不同实施例条件下所制备的HPCD
‑
CA的X
‑
射线衍射(XRD)图；
[0023]图7为MB溶液的标准曲线；
[0024]图8为不同实施例条件下所制备的HPCD
‑
CA对MB的吸附量。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术进行详细说明。
[0026]柠檬酸(CA)是生物体的代谢产物，无毒无害，含有三个羧基官能团，可以与HPCD通过酯化交联反应制备不溶于水的聚合物，克服HPCD易溶于水的缺点。CA不仅作为HPCD的交联剂，还可以为MB提供活性吸附位点(羧基基团)，同时，HPCD在聚合物合成过程中可维持完整的空腔结构，也可与MB形成主
‑
客体包合物。因此，HPCD
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CA酯化交联聚合物在染料废水处理领域具有很好的应用价值，有望成为传统吸附剂的潜在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2
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羟丙基
‑
β
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环糊精聚合物吸附剂的制备方法，其特征在于，将柠檬酸、2
‑
羟丙基
‑
β
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环糊精和催化剂加入到容器中，然后加水混合均匀，加热下进行反应，得到2
‑
羟丙基
‑
β
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环糊精聚合物吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种2
‑
羟丙基
‑
β
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环糊精聚合物吸附剂的制备方法，其特征在于，催化剂为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、柠檬酸钠、柠檬酸钾、对甲苯磺酸、乙酸、硫酸、硫酸氢钠或氯化铁。3.根据权利要求1所述的一种2
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羟丙基
‑
β
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环糊精聚合物吸附剂的制备方法，其特征在于，催化剂为磷酸二氢钾。4.根据权利要求1所述的一种2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精聚合物吸附剂的制备方法，其特征在于，柠檬酸、2
‑
羟丙基
‑
β
‑
环糊精的质量比为0.6
‑
2.4g：0.6
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，张华承，曹帅，宋乐茜，周乐，李志正，李冰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：