基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法技术

本发明专利技术属于公开了一种基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法，依次制备羧基化改性碳布CC

【技术实现步骤摘要】
基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法


[0001]本专利技术属于环境保护行业中的污染物处理
，具体涉及二茂铁基团在原位降解有机污染物方面的应用与方法。

技术介绍

[0002]染料废水等含有机污染物废水的违规排放会导致环境污染，如何高效低成本的处理染料废水具有一定的现实意义。罗丹明B作为一种人工合成的常见染料，广泛应用于有色玻璃、矿业和钢铁等领域。根据世界卫生组织国际癌症研究署(IARC)化学品致癌风险评价：罗丹明B染料被摄取以及皮肤接触该物质均会造成急性和慢性的中毒伤害；大量学者也对罗丹明B的危害进行研究，结果显示其具毒性、致癌和致突变性。绿色环保和便捷低成本的去除污水中的罗丹明B等有机污染物的方法或工艺具有重要的应用前景。
[0003]二茂铁基团具有极佳的氧化还原可逆性，当其被氧化剂氧化时，二茂铁基会从疏水结构转变成亲水结构，进一步用还原剂将其还原，氧化态的二茂铁基又可以从亲水结构转变回初始的疏水结构。
[0004]综上，本专利技术旨在充分发挥二茂铁基团的氧化还原引起的亲疏水可控调节，对废水中罗丹明B的捕捉、原位降解以及碳布的再生再利用性能，从而挖掘二茂铁基团在高效低成本的原位降解有机污染物领域的推广应用。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供二茂铁基团在原位降解有机污染物方面的应用与方法，充分发挥二茂铁基团的氧化还原引起的亲疏水可控调节，对废水中罗丹明B的捕捉、原位降解以及碳布的再生再利用性能，从而挖掘二茂铁基团在高效低成本的原位降解有机污染物领域的推广应用。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：一种基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法，包括有以下步骤：S1，制备羧基化改性碳布CC
‑
COOH；S2，合成二茂铁基两亲分子HO
‑
PEG3
‑
Fc2；S3，制备二茂铁基两亲分子接枝改性碳布CC
‑
PEG3
‑
Fc2；S4，通过二茂铁基两亲分子接枝改性碳布进行原位降解含有罗丹明B的有机污染物；S5，对有机污染物中的罗丹明B的降解率进行分析验证。
[0007]进一步地，所述步骤S1中包括以下操作内容：S101，裁剪：将高强度碳布裁剪成规定的尺寸；S102，将裁剪后的高强度碳布完全浸没至浓硝酸中；S103，超声分散5～30分钟；S104，加热回流，加热回流温度为80～150℃，加热回流时间为2～10小时；
S105，冷却后取出高强度碳布；S106，水洗；直到洗液呈中性；S107，将高强度碳布浸没至纯水中：S108，加入高锰酸钾和高氯酸溶液；S109，在40～60摄氏度的条件下反应30～90分钟；S110，取出碳布，再水洗至洗液呈中性；S111，干燥：在60～80℃的真空环境下干燥6～24小时，得到羧基化改性碳布CC
‑
COOH。
[0008]进一步地，所述步骤S108中加入70%的高氯酸溶液。
[0009]进一步地，所述步骤S2中包括以下操作内容：S21，在氩气保护环境下，将甘油乙氧基化物和氢化钠溶解在无水四氢呋喃中，室温搅拌60
‑
120分钟；S22，用恒压漏斗缓慢滴加溴代十一烷基二茂铁和无水四氢呋喃到上述反应液中；在45
‑
65
°
C油浴下搅拌5
‑
10小时，加少量的水反应掉过量的氢化钠；S23，旋除溶剂得到粗产物后，采用洗脱剂通过柱层层析法进行纯化；S24，然后再用正己烷重结晶，得到二茂铁基两亲分子HO
‑
PEG3
‑
Fc2。
[0010]进一步地，所述步骤S21中的甘油乙氧基化物的数均分子量 为M
n
=1200；步骤S23中采用柱层层析法进行纯化，采用的洗脱剂为二氯甲烷/甲醇，二氯甲烷与甲醇的比例为10:1。
[0011]再进一步地，所述步骤S3中包括以下操作内容：S31，称取羧基化改性碳布，加入干燥的三口瓶中；S32，加入无水二氯甲烷；S33，在氩气保护环境下用冰浴将反应液的温度降至0
‑
5度；S34，用注射器加入草酰氯，低温0
‑
5度反应1
‑
8小时，室温反应10
‑
24小时后，倒出未反应的草酰氯和溶剂；S35，再用无水二氯甲烷清洗碳布两次；S36，氩气保护下，反应瓶加入无水甲苯和无水三乙胺，搅拌10
‑
60分钟，再加入二茂铁基两亲分子HO
‑
PEG3
‑
Fc2 ，60
‑
100度反应24
‑
72小时；S37，取出碳布用乙醇清洗，40
‑
60摄氏度真空干燥，得到二茂铁基两亲分子接枝改性碳布CC
‑
PEG3
‑
Fc2。
[0012]再进一步地，所述步骤S34中采用注射器加入草酰氯。
[0013]再进一步地，所述步骤S4中包括以下操作内容：S41，层叠设置若干块二茂铁基两亲分子接枝改性碳布层CC
‑
PEG3
‑
Fc2，构成过滤芯；S42，将含有罗丹明B的废水缓慢地依次流通经过过滤芯；S43，取出过滤芯；S44，将过滤芯置入双氧水溶液中浸泡90分钟；浸泡过程中过滤芯打散为若干块二茂铁基两亲分子接枝改性碳布层CC
‑
PEG3
‑
Fc2；S45，将若干块二茂铁基两亲分子接枝改性碳布层CC
‑
PEG3
‑
Fc2通过清水洗涤三
次；S46，将若干块二茂铁基两亲分子接枝改性碳布层CC
‑
PEG3
‑
Fc2放入抗环血酸溶液中1～2分钟，再使用去离子水洗涤二茂铁基两亲分子接枝改性碳布层CC
‑
PEG3
‑
Fc2，60度真空干燥2小时；S47，得到能重复循环利用的若干块二茂铁基两亲分子接枝改性碳布层CC
‑
PEG3
‑
Fc2。
[0014]再进一步地，所述步骤S44中的双氧水溶液浓度为10 mmol/L、pH值为3～4。
[0015]最后，所述步骤S5中包括以下操作内容：S51，通过紫外可见光谱跟踪测试不同浓度罗丹明B在554nm处的吸光度值，绘制工作曲线；S52，将捕捉了罗丹明B的二茂铁基两亲分子接枝改性碳布层CC
‑
PEG3
‑
Fc2浸入到双氧水溶液中1分钟时，取样检测罗丹明B的浓度，定义为初始浓度C0；S53，磁力搅拌；S54，每隔15分钟取样进行一次通过紫外可见光谱跟踪测试，获得当前时刻溶液中罗丹明B的浓度C
t
；S55，按照公式（1）计算不同时间溶液中罗丹明B的去除率；去除率 = （C0‑
C
t
）/ C
0 *100%...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法，其特征在于：包括有以下步骤：S1，制备羧基化改性碳布CC
‑
COOH；S2，合成二茂铁基两亲分子HO
‑
PEG3
‑
Fc2；S3，制备二茂铁基两亲分子接枝改性碳布CC
‑
PEG3
‑
Fc2；S4，通过二茂铁基两亲分子接枝改性碳布进行原位降解含有罗丹明B的有机污染物；S5，对有机污染物中的罗丹明B的降解率进行分析验证。2.根据权利要求1所述基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法，其特征在于：所述步骤S1中包括以下操作内容：S101，裁剪：将高强度碳布裁剪成规定的尺寸；S102，将裁剪后的高强度碳布完全浸没至浓硝酸中；S103，超声分散5～30分钟；S104，加热回流，加热回流温度为80～150℃，加热回流时间为2～10小时；S105，冷却后取出高强度碳布；S106，水洗；直到洗液呈中性；S107，将高强度碳布浸没至纯水中：S108，加入高锰酸钾和高氯酸溶液；S109，在40～60摄氏度的条件下反应30～90分钟；S110，取出碳布，再水洗至洗液呈中性；S111，干燥：在60～80℃的真空环境下干燥6～24小时，得到羧基化改性碳布CC
‑
COOH。3.根据权利要求2所述基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法，其特征在于：所述步骤S108中加入70%的高氯酸溶液。4.根据权利要求1所述基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法，其特征在于：所述步骤S2中包括以下操作内容：S21，在氩气保护环境下，将甘油乙氧基化物和氢化钠溶解在无水四氢呋喃中，室温搅拌60
‑
120分钟；S22，用恒压漏斗缓慢滴加溴代十一烷基二茂铁和无水四氢呋喃到上述反应液中；在45
‑
65
°
C油浴下搅拌5
‑
10小时，加少量的水反应掉过量的氢化钠；S23，旋除溶剂得到粗产物后，采用洗脱剂通过柱层层析法进行纯化；S24，然后再用正己烷重结晶，得到二茂铁基两亲分子HO
‑
PEG3
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Fc2。5.根据权利要求4所述基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法，其特征在于：所述步骤S21中的甘油乙氧基化物的数均分子量 为M
n
=1200；所述步骤S23中采用柱层层析法进行纯化，采用的洗脱剂为二氯甲烷/甲醇，二氯甲烷与甲醇的比例关系为10:1。6.根据权利要求1所述基于可循环利用的碳布材料原位降解有机污染物的方法，其特征在于：所述步骤S3中包括以下操作内容：S31，称取羧基化改性碳布，加入干燥的三口瓶中；S32，加入无水二氯甲烷；S33，在氩气保护环境下用冰浴反应将反应液的温度降至0
‑
5℃；
S34，用注射器加入草酰氯，低温0
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5度反应1
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8小时，室温反应10
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24小时后，倒出未反应的草酰氯和溶剂；S35，再用无水二氯甲烷清洗碳布...

【专利技术属性】
技术研发人员：程志毓，吴顺，常学义，邱永福，罗群，梁志辉，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：