[发明专利]一种多孔磁性聚丙烯酰胺PAM微球吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效去除废水中阳离子染料的多孔磁性聚丙烯酰胺PAM微球吸附剂的制备方法，属于吸附技术领域。

背景技术

染料行业是精细化学工业的重要行业之一，产品主要用于纺织印染以及木材、纸张、皮革、食品等的着色。我国的染料产量占全球总产量的60％以上，品种超过1200种，染料废水的排放量约占我国工业废水总排放量的2％，排放量很大。染料废水因其色度高、有毒有机污染物含量高、含盐量高、废水中有许多物质不可生物降解或对生物产生明显抑制作用等特点，对环境造成巨大的污染。

鉴于染料废水对于环境以及人类身体健康造成的巨大威胁，染料废水的处理方法也多种多样。目前，处理染料废水的方法主要有：生物降解法、絮凝法、高级氧化技术以及吸附法等。然而，上述方法因其自身的特点或缺陷，其在实际的工程应用中都有着诸多限制。例如，很多染料对生物降解法中酶和细菌有较为明显的抑制作用，导致生物降解效率不高；絮凝法在处理染料废水时会产生大量的污泥，这可能会导致对环境的污染；高级氧化技术对催化剂和废水的pH等理化性质等均有较高的要求，实际操作费用较高，导致其实际应用受到限制。不仅如此，染料品种繁多且朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展，这导致依靠氧化技术处理染料废水已变得越来越困难。吸附法因其高效性且操作较为简单、成本低等优点，其在处理工业难降解染料废水方面逐渐凸显出优势。目前，关于吸附剂的研究很多，吸附剂的种类也多种多样，工业应用较多的仍以活性炭为主，在实际应用中，活性炭的主要缺点是固液分离和再生较为困难，这也导致其应用受到限制，不仅如此，活性炭对于有机染料的吸附量也因选材的不同波动较大。除此之外，其余应用较多的既包括树脂、粘土、沸石、膨润土、粉煤灰以及锯末等低值品，也包括石墨烯、MOFs等新材料，然而或由于成本较高或由于吸附量不高原因，其应用都受到限制。

专利CN 101284223A公布了一种磁性多孔炭吸附剂的制备方法，在碱性溶液中得到金属氢氧化物胶体并与树脂溶液混合，得到树脂/氢氧化物胶体复合体系，除去溶剂后经炭化和活化制备得到。然而经该法制备出的磁性多孔炭吸附剂对亚甲基橙和罗丹明-B的吸附量只有不到50mg/g。专利CN 103447014A公布了一种聚丙烯酸/13X分子筛吸附剂的制备方法，在搅拌条件下向聚丙烯酸溶液中加入13X分子筛，再经煅烧、研磨成粉得到聚丙烯酸/13X分子筛吸附剂，然而该法对于染料废水中亚甲基蓝的去除率能达到90％，并不能达到对亚甲基蓝的完全去除，不仅如此，该法并未介绍得到的吸附剂的饱和吸附量是多少，这都限制了其应用。专利CN 103303998A公布了一种基于石胆酸盐凝胶吸附阳离子染料废水的方法，其对于亚甲基蓝的最大吸附量达到870mg/g，然而石胆酸是生物代谢的产物，其来源和价格都限制了其在染料废水处理方面应用的空间。因而，开发一种廉价、易于再生、吸附量大且有利于实现染料废水零排放的吸附剂的制备方法具备良好的前景。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供了一种多孔磁性聚丙烯酰胺PAM微球吸附剂的制备方法；本发明特别针对去除废水中带有正电荷的阳离子有机染料，其对于不同浓度范围的阳离子染料均具有极强的吸附作用，吸附后的染料废水的色度达到或接近生活用水的标准(GB T5750-2006)。吸附后的磁性PAM微球吸附剂可用简单的方法脱附再生，可以重复利用。

本发明的技术方案为：一种多孔磁性聚丙烯酰胺PAM微球吸附剂的制备方法；其具体步骤如下：将含有丙烯酰胺、聚合多元醇、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂和水组成的PAM单体合成液，以液滴的形式引发聚合反应，聚合多元醇的作用下通过聚合引发相分离得到多孔型PAM微球；将多孔PAM微球浸渍于Fe²⁺和Fe³⁺的混合溶液中，达到浸渍平衡，分离得到含有铁离子的PAM微球，用去离子水洗涤，再将微球置于碱性溶液中，60-100℃条件下浸渍0.5-2h，即可得到PAM磁性多孔微球；其中PAM单体合成液中各组分及各组分占合成液总量的质量百分含量分别为：丙烯酰胺(AM)5-30％、聚合多元醇2.5-40％、水24-92.05％、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)0.05-5％、引发剂(APS)0.4-1％。

优选上述的聚合多元醇为聚乙二醇(PEG，分子量400-20000)、聚丙二醇或聚乙烯醇等易溶于水的多元醇。优选所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或水溶性光引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐等。优选所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺等常用内交联剂。