[发明专利]苯胺与2－甲氧基苯胺－5－磺酸的共聚物用作汞离子吸附剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种含甲氧基和磺酸基的聚苯胺作为吸附剂的用途。

背景技术

在水体污染方面，重金属污染最难以治理。尤其是汞金属在天然水体中虽只有微量浓度，但其毒性具有长期持续性。故人类的饮用水对于重金属的含量有很高的要求限制。一般重金属毒性范围约在1.0～10mg/L之间，毒性较强的重金属如汞、镉等毒性浓度范围在0.01～0.1mg/L。正是因为上述这些特点决定了汞金属污染物必须采用人工手段对其进行控制和治理。

工业上汞金属治理方法多采用化学沉淀法处理含汞废水，但化学沉淀法存在：易引起水质硬化，对低浓度的汞废水处理不彻底，易导致二次污染以及难以应用于治理流动水体等缺点。近年来，吸附法作为可工业应用的含汞废水高效处理方法越来越被人们所关注。

传统的重金属吸附剂对于汞离子的吸附效果表现一般。根据HSAB理论，Hg、Ag、Au等软金属离子和CN-，RS-，SH-，NH₂-，-CO-等含有N、S、O原子的官能团易形成比较稳定的配位键，然而大多数吸附剂中这些基团的含量有限，单纯的依赖表面物理吸附难以达到有效的吸附效果和国家标准的水质要求。

因此近年来研究者寻求一些本身带有官能基团的吸附剂或在原来的基础上通过共聚、接枝等改性方法引入官能基团改善对汞离子等重金属离子的吸附效果。例如，将原丝炭高温碳化，进一步去除杂质原子，得到较大比表面积高含碳量的活性碳纤维，然后将放在陶瓷研钵中置于导电硅管中心，在氮气保护下加热到800℃，最后通入H₂S引入含硫的官能团，通过如此硫化改性的活性碳对离子的最大吸附容量可达710mg/g，(Nabais J V，Carrott P，Carrott M R，et al.Mercury removal from aqueous solution and flue gas by adsorption on activated carbonfibres[J].Applied Surface Science，2006，252：6046-6052.)但改性处理步骤复杂，耗能大，性价比不高。壳聚糖是一类本身含有氨基，羟基的多官能团天然物质，来源广泛，作为重金属离子的富集剂显示出了一定的潜力，但壳聚糖对汞离子的富集与回收效果不理想，且因具有水溶性而难以用作高性能吸附剂。对其进行交联可以获得抗水溶性的交联改性壳聚糖，如美国Sigma公司生产的一种高脱乙酰率、戊二醛交联壳聚糖，可制成均一的直径在0.14mm的多孔微球，依据其发达的孔隙，对汞离子最大吸附容量可达891.4，(Vieira R S，Beppu M M.Dynamicand static adsorption and desorption of Hg(II)ions on chitosan membranes and spheres[J].WaterResearch，2006，34：1726-1734.)。国内对壳聚糖的改性技术还不成熟，且所得改性壳聚糖性能一般。目前已见报道的最高效汞离子吸附剂是聚1，8-萘二胺(CN1803276)，其最大饱和吸附容量可达2863mg/g，然而，合成该吸附剂所需单体依赖于国外进口，性价比有待提高。

可见寻求一种多官能基团的、工艺简单的高效汞离子吸附剂具有极大的意义。聚苯胺是导电高分子材料的代表之一，具有许多众所周知的优良性能。然而，近年来的研究还表明，聚苯胺对重金属具有一定的吸附能力，这主要归功于其分子链中所带有的氨基、亚胺基。因此，挖掘与开发聚苯胺对重金属离子的吸附潜力已经成为近几年的研究热点之一。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有较大吸附容量的新型汞离子吸附剂，即苯胺与2-甲氧基苯胺-5-磺酸的共聚物，将苯胺与2-甲氧基苯胺-5-磺酸的共聚物用作汞离子吸附剂，原料易得，对于含汞废液的吸附性能也很好。

本发明的发明人通过化学氧化法，将苯胺与2-甲氧基苯胺-5-磺酸进行聚合，得到了纳米级共聚物颗粒，由于在聚苯胺骨架上引入了甲氧基、磺酸基等功能基团，使得其对于汞离子有很高的吸附容量，大大改善了聚苯胺对于含汞废液的吸附性能。

本发明将苯胺与2-甲氧基苯胺-5-磺酸的共聚物用作汞离子吸附剂。使用时，采用静态吸附法即可，方便、实用。

苯胺与2-甲氧基苯胺-5-磺酸的共聚物中苯胺与2-甲氧基苯胺-5-磺酸的摩尔比为20：80～80：20时，特别是当摩尔比为50：50～20：80时，对汞离子的吸附效率最高。