一种利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法技术

一种利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，用于蒽醌类、偶氮类和三芳基甲烷类有毒染料污染的去除，其中氨基功能化磁性微球用于带有阴离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面，羧基功能化磁性微球用于带有阳离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面。本发明专利技术的优点是：该方法利用静电作用机理，采用功能化磁性微球实现经济、快速、高效、简便的染料污染去除，无需离心、过滤等复杂操作，利用外部磁铁即可迅速分离吸附材料；氨基及羧基功能化磁性微球法制备成本低廉、方法简便且可大批量生产，对于染料工业废水及环境中染料污染的去除具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用磁性微球修复环境，特别是。
技术介绍
染料工业的发展为人类带来丰富多彩的视觉享受的同时，也对人类及生态环境造成了严重的威胁。染料大多是以石油化工产品为主要原料，经人工合成的芳香胺类化合物，其化学性质稳定，生物可降解性低，具有潜在的毒性及致癌、致畸变作用。据估计，染料每年的产量超过700，000吨，其中10%至15%被排放到废水中，而我国的染料生产居世界首位，占世界总产量的45%。其造成的污染不可忽视。 工业染料废水的处理及环境水中染料污染的去除越来越为人们所关注。因此各种生物降解及物理-化学方法，如絮凝、催化氧化、膜过滤和吸附等，都被用于染料废水的处理，其中吸附去除法因其经济、高效、操作简便，应用最为广泛。近些年,随着纳米技术的迅猛发展，娃基材料、碳基材料(碳纳米管、石墨烯等)、磁性材料以及磁性复合材料在染料的去污染方面都有应用。磁性材料具有常规吸附剂所不具备的超顺磁特性、小的尺寸、巨大的比表面积、表面易于功能化等一系列的优点，可以处理大体积污染溶液、易于操控、能够快速进行磁分离而备受瞩目。通常，大部分水溶性染料在水溶液中都是以阴离子或阳离子形式存在的。例如，直接染料和酸性染料中都含有磺酸基和羧基基团，在水溶液中呈阴离子形式存在；而阳离子染料因其分子中含有阳离子而命名，在溶液中呈阳离子形式存在。倍受关注的一些毒性较大的蒽醌类、偶氮类以及三芳基甲烷类染料在溶液中一般都带有一定的正负电荷。针对这一特性，本专利技术合成了氨基及羧基功能化磁性微球并将其应用于染料污染的去除，这主要是基于静电吸附机理，氨基功能化磁性微球由于表面带有正电荷，可与带有阴离子基团的染料发生静电作用，从而使染料吸附于材料表面；同理，表面羧基化的磁性微球，由于带有负电荷可以与阳离子染料发生静电作用而产生吸附效果。我们有针对性地选择4种纺织染料(还原蓝、直接紫、亚甲基蓝、天青)进行吸附测试，研究氨基及羧基功能化磁性微球对其吸附作用，由此提供一种经济、快速、高效地染料污染去除的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对为了解决染料污染去除时，通常使用的吸附剂需要长时间吸附、分离困难以及吸附效率低等弊端，提供，该方法可实现快速、高效吸附，并无需离心、过滤等手段即可回收吸附剂，从而提供一种经济、快速、高效地染料污染去除的方法。本专利技术的技术方案，用于蒽醌类、偶氮类和三芳基甲烷类有毒染料污染的去除，其中氨基功能化磁性微球用于带有阴离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面，羧基功能化磁性微球用于带有阳离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面。所述蒽醌类、偶氮类和三芳基甲烷类有毒染料包括还原蓝、直接紫、亚甲基蓝和天青。所述氨基功能化磁性微球用于带有阴离子基团的染料的污染去除，方法是取浓度为10-100mg/L染料溶液10mL，以浓度为I. Omol/L的HCl溶液调节pH至3-6，加入氨基功能化磁性微球I-IOmg于摇床振荡，IOs-IOmin后以外部磁铁进行磁分离，染料溶液即可变澄清。所述羧基功能化磁性微球用于带有阳离子基团的染料，方法是取浓度10-100mg/L染料溶液10mL，以浓度为I. 0mol/L的NaOH溶液调节pH至8-11，加入羧基功能化磁性微球I-IOmg于摇床振荡，IOs-IOmin后以外部磁铁进行磁分离，染料溶液即可变澄清。本专利技术的优点及效果该方法利用静电作用机理，提供一种经济、快速、高效、简便的染料污染去除方法，氨基及羧基功能化磁性微球法制备成本低廉、方法简便且可大批量生产；在适宜的条件下，功能化磁性微球能够快速、高效地去除染料污染，无需离心、过滤等等复杂操作，利用外部磁铁即可迅速分离吸附材料，对于染料工业废水及环境中染料污染的去除具有重要的意义。附图说明图I为氨基功能化磁性微球的电镜图。图2为羧基功能化磁性微球的电镜图。具体实施方式以下通过几个具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。实施例I :一种利用氨基功能化磁性微球去除染料污染的方法，将氨基功能化磁性微球用于带有阴离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面，步骤如下I.氨基功能化磁性微球的制备I )Fe304磁性微球的合成将I. 35g的FeCl3 ·6Η20和3. 6g的无水乙酸钠溶于40mL 的乙二醇，剧烈搅拌0. 5h，然后转入50mL有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，200° C反应8h即可生成高顺磁Fe3O4磁性微球，磁性微球的收集、清洗都是在外部磁铁的辅助下完成，无需离心分离，以去离子水和无水乙醇分别清洗4次后，在60° C下真空干燥12h ；2)硅包覆的Fe3O4磁性微球的制备取干燥的Fe3O4磁性微球I. Og,分散于150mL 乙醇水溶液中，并加入浓氨水2. 4mL、四乙氧基硅烷lmL，超声混合，在室温下机械搅拌反应 12h，在外部磁铁的辅助下分离洗涤，在60° C下真空干燥12h ；3)氨基功能化磁性微球的制备取上述制备的的娃包覆的Fe3O4磁性微球分散于 150mL体积比为3 2的N，N- 二甲基甲酰胺和甲苯混合溶液中，加入Y -氨丙基三乙氧基硅烷10mL，室温下机械搅拌24h，获得的氨基功能化磁性微球用无水乙醇洗涤，磁分离后在60° C下真空干燥12h即可。图I为氨基功能化磁性 微球的电镜图，图中显示氨基功能化磁性微球表面较为光滑，粒径分布均匀，约为200nm。2.将该氨基功能化磁性微球用于带有阴离子基团的染料的污染去除应用实例I :取浓度为50mg/L直接紫染料溶液10mL，以浓度为lmol/L的HCl溶液调节pH至3,加入上述制备的氨基功能化磁性微球5mg于摇床振荡，3min后以外部磁铁进行磁分离，染料溶液即可变澄清。图2为利用氨基功能化磁性微球吸附去除直接紫染料的效果图，图中表明氨基功能化磁性微球对直接紫染料具有非常好的去除效果，对于50mg/L直接紫染料溶液10mL，只需2mg的氨基功能化磁性微球,振荡Imin,磁分离后即可达到完全去除。应用实例2:取50mg/L还原蓝染料溶液10mL，以浓度为lmol/L的HCl溶液调节pH至3，加入上述制备的氨基功能化磁性微球5mg于摇床振荡，3min后以外部磁铁进行磁分离,染料溶液即可变澄清。图2为利用氨基功能化磁性微球吸附去除直接紫染料的效果图，图中表明氨基功能化磁性微球对直接紫染料具有非常好的去除效果，对于50mg/L直接紫染料溶液10mL，只需2mg的氨基功能化磁性微球,振荡Imin,磁分离后即可达到完全去除。实施例2 一种利用羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，将羧基功能化磁性微球用于带有阳离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面，步骤如下I.羧基功能化磁性微球的制备将0.65g的FeCl3*6H20、0.2g柠檬酸钠和I. 2g无水乙酸钠，溶于20mL乙二醇中，搅拌并超声使其完全溶解，然后转入50mL有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，200° C反应10h，以去离子水和无水乙醇分别清洗4次后，在60° C真空干燥12h。图2为羧基功能化磁性微球的电镜图，图中显示羧基功能化磁性微球其形貌均一、尺寸分布窄,粒径约为IOOnm左右。2.将该羧基功能化磁性微球用于带有阴离子基团的染料的污染去除；应用实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，其特征在于：用于蒽醌类、偶氮类和三芳基甲烷类有毒染料污染的去除，其中氨基功能化磁性微球用于带有阴离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面，羧基功能化磁性微球用于带有阳离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面。

【技术特征摘要】
1.一种利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，其特征在于用于蒽醌类、偶氮类和三芳基甲烷类有毒染料污染的去除，其中氨基功能化磁性微球用于带有阴离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面，羧基功能化磁性微球用于带有阳离子基团的染料的污染去除，其发生静电作用并使染料吸附于材料表面。2.根据权利要求I所述利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，其特征在于所述蒽醌类、偶氮类和三芳基甲烷类有毒染料包括还原蓝、直接紫、亚甲基蓝和天青。3.根据权利要求I所述利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，其特征在于所述氨基功能化磁性微球用于带有阴离子基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄艳凤，李颖，张纪梅，赵庆松，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：