一种多孔吸附剂及其制备方法及应用技术

本发明专利技术属于废水处理技术领域，尤其涉及一种多孔吸附剂及其制备方法及应用，该制备方法，包括如下步骤：将双马来酰亚胺化合物、交联剂和催化剂在溶剂中进行Friedel

【技术实现步骤摘要】
一种多孔吸附剂及其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于废水处理
，尤其涉及一种多孔吸附剂及其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]四环素类化合物为两性物质，其母核上C
10
和C
12
具有弱酸性的酚羟基、烯醇羟基，C4位置上具有弱碱性的二甲胺基，四环素类化合物属于广谱抗生素，对革兰氏(
‑
)菌、革兰氏(+)菌和衣原体等具有优异的杀菌作用。四环素类化合物已经广泛应用于预防和治疗细菌感染，以改善人类健康，同时，低于治疗剂量的四环素类化合物被用作动物生长因子来改善饲料，提高生长效率，促进动物体重增长。
[0003]随着当今世界的快速发展，尤其是医疗保健行业的发展，医药生产过程中产生的含四环素类抗生素的废水，被大量的排放到环境中；同时，用于畜禽养殖中有30％～90％的四环素类抗生素不能被吸收，以原化合物的形式随尿液或粪便排到环境中。
[0004]四环素类化合物不易分解，可以长期存在于水体、土壤环境中，改变微生物体系的遗传特征，对水生生物造成严重的毒性，不仅影响农业、畜牧业发展，而且对人类也造成巨大的潜在威胁。因此，必须采用有效的方法来去除水中的四环素类抗生素，以保证人们的健康生活。
[0005]处理四环素类抗生素污染物的方法多种多样，包括微波法、吸附法、电化学法等十余种方法。其中，吸附法是去除废水中四环素类抗生素最有效、最可靠的方法之一，但是常见的多孔材料对四环素类抗生素的吸附效率却并不理想。主要原因在于以下两个方面：一是传统吸附剂的表面化学调控相对困难，而改性后比表面积易受影响，从而导致吸附量不高；例如：申请号为201710401886.4的专利文献公开了一种多孔有机物作为抗生素吸附剂的应用，通过将酚类化合物与烷氧基甲烷经付克烷基化反应得到多孔吸附剂，该多孔吸附剂对金霉素的最大饱和吸附量为189.5mg/g，对土霉素的最大饱和吸附量为181.8mg/g，对金霉素的最大饱和吸附量为178.1mg/g，达吸附平衡的时间为300min，不仅吸附量较小，且达到吸附平衡的时间较长；二是传统吸附剂大多以微孔为主，而微孔结构限制传质过程，导致吸附剂对大分子抗生素吸附速率缓慢，动力学上不实用；S.
‑
TORRELLAS等利用桃核和米糠制备了2种活性炭，吸附量达到845.9mg/g，但是整个吸附达到吸附平衡需要72h，这在很大程度上限制了该活性炭材料的应用。申请号为202110025476.0的专利文献公开了一种抗生素快速吸附剂的制备方法及应用，其制备了一种快速吸附抗生素的吸附剂，该吸附剂达到吸附平衡的时间为25min，但是需要先通过静电纺丝制备中间体，然后高温煅烧，制备过程较复杂，成本较高，且不确定是否具有再生性能，因此限制了材料的大规模应用。

技术实现思路

[0006]本改善现有技术的不足，本专利技术提供一种吸附剂，该吸附剂具有高比表面积及多级孔结构，对多种四环素类抗生素具有较高的吸附能力，吸附速率较快，可以用于吸附废水
中的四环素类抗生素并可实现良好的再生循环利用；同时，本专利技术中的吸附剂制备方法简单、成本较低，适合推广应用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种多孔吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]将双马来酰亚胺化合物、交联剂和催化剂在溶剂中进行Friedel
‑
Crafts烷基化反应，所述Friedel
‑
Crafts烷基化反应的温度为60～100℃，反应时间为12～24h。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述双马来酰亚胺化合物具有式Ⅰ所示的结构：
[0011][0012]所述R1选自取代或未取代的C1
‑
30的烷基、取代或未取代的C1
‑
30的芳基、取代或未取代的C2
‑
C30的芳基
‑
烷基、取代或未取代的C3
‑
C30的芳基
‑
烷基
‑
芳基、取代或未取代的C3
‑
C30的芳基
‑
羰基
‑
芳基、取代或未取代的C2
‑
C30的芳基
‑
氧
‑
芳基、取代或未取代的C2
‑
C30的芳基
‑
硫
‑
芳基、取代或未取代的C2
‑
C30的芳基
‑
砜基
‑
芳基；
[0013]其中，所述的取代是指被选自下组的一个或多个基团取代：C1
‑
C4的烷基、C1
‑
C4的卤代烷基、C1
‑
C10的芳基
‑
氧基。
[0014]优选地，所述双马来酰亚胺化合物选自N,N'
‑
(4,4'
‑
亚甲基二苯基)双马来酰亚胺，N,N'
‑
1,4
‑
亚苯基二马来酰亚胺，N,N'
‑
1,3
‑
苯撑双马来酰亚胺中的至少一种。
[0015]根据本专利技术的实施方案，所述双马来酰亚胺化合物与交联剂的摩尔比为1：(1～4)，优选所述双马来酰亚胺化合物与交联剂的摩尔比为1：(2～3)，例如为1:1、1:2、1:3、1:4。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述交联剂选自1,4
‑
二氯苄、1,4
‑
联苯氯苄、对二氯甲基苯基丁烷、三氯甲基均三甲苯、四氯化碳中的至少一种，例如为1,4
‑
二氯苄和/或1,4
‑
联苯氯苄。
[0017]根据本专利技术的实施方案，所述的催化剂为氯化铁和/或氯化铝。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述双马来酰亚胺化合物与催化剂的摩尔比为1：(5～9)，优选所述双马来酰亚胺化合物与催化剂的摩尔比为1：(6～8)，例如为1:5、16、1:7、1:8、1:9。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述反应的温度为65～75℃，例如为62℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃中的任意值或任意两点值构成的范围值中的任意值。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述反应的时间为15～20h，例如为18h、20h、22h。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述溶剂选自有机溶剂，优选所述有机溶剂选自氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷中的一种或多种，例如为1,2
‑
二氯乙烷。
[0022]根据本专利技术的实施方案，制备所述多孔吸附剂的制备方法包括如下步骤：先将双
马来酰亚胺化合物、交联剂和催化剂溶解于有机溶剂，再转移到反应容器中，在温度为60～100℃下反应12～24h。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述双马来酰亚胺化合物相对有机溶剂的浓度为0.01～0.015g/m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将双马来酰亚胺化合物、交联剂和催化剂在溶剂中进行Friedel
‑
Crafts烷基化反应，所述Friedel
‑
Crafts烷基化反应的温度为60～100℃，反应时间为12～24h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述双马来酰亚胺化合物具有式Ⅰ所示的结构：其中，R1选自取代或未取代的C1
‑
30的烷基、取代或未取代的C1
‑
30的芳基、取代或未取代的C2
‑
C30的芳基
‑
烷基、取代或未取代的C3
‑
C30的芳基
‑
烷基
‑
芳基、取代或未取代的C3
‑
C30的芳基
‑
羰基
‑
芳基、取代或未取代的C2
‑
C30的芳基
‑
氧
‑
芳基、取代或未取代的C2
‑
C30的芳基
‑
硫
‑
芳基、取代或未取代的C2
‑
C30的芳基
‑
砜基
‑
芳基；所述的取代是指被选自下组的一个或多个基团取代：C1
‑
C4的烷基、C1
‑
C4的卤代烷基、C1
‑
C10的芳基
‑
氧基。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂选自1,4
‑
二氯苄、1,4
‑
联苯氯苄、对二氯甲基苯基丁烷、三氯甲基均三甲苯、四氯化碳中的至少一种。优选地，所述双马来酰亚胺化合物与交联剂的摩尔比为1：(1～4)，优选所述双马来酰亚胺化合物与交联剂的摩尔比为1：(2～3)。优选地，所述的催化剂为氯化铁和/或氯化铝。优选地，所述双马来酰亚胺化合物与催化剂的摩尔比为1：(5～9)，优选所述双马来酰亚胺化合物与催化剂的摩尔比为1：(6～8)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为65～75...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽丽，
申请(专利权)人：荆楚理工学院，
类型：发明
国别省市：