[发明专利]一种环糊精超分子聚合物/Fe3O4磁性纳米粒子复合体

说明书

本发明提供了一种环糊精超分子聚合物/Fe₃O₄磁性纳米粒子复合体，该复合体是先用β‑环糊精和均苯四甲酸二酸酐交联合成了一种环糊精超分子聚合物(β‑CDSP)；β‑CDSP与FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O在碱性条件下一锅法共沉淀得到复合体。运用X‑射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)方法进行表征，证实Fe₃O₄磁性纳米粒子上接枝了β‑CDSP。该复合体合成成本低廉、环保无毒，有丰富的羟基和自由的羧基且有较好的磁学性能，可作为一种吸附阳离子型三苯甲烷类染料污染物的吸附材料。以孔雀石绿作为模型分子进行吸附性能研究，表明复合体对孔雀石绿有很好的吸附效果，在环境污染物吸附材料方面具有潜在应用前景。

技术领域

本发明涉及磁性纳米吸附剂和水处理技术领域，具体涉及一种环糊精超分子聚合物 /Fe₃O₄磁性纳米粒子复合体及其制备方法和应用。

背景技术

阳离子型三苯甲烷类染料是继偶氮染料、蒽醌染料之后使用量第三大的染料，在生产、使用过程中产生大量废水。此类废水颜色深，难以生物降解，严重污染环境。其中最典型的孔雀石绿作为工业染料被用于制陶业、纺织业、皮革业和细胞化学染色；因其具有抗菌杀虫的作用，也常作为杀菌剂。然而，孔雀石绿具有高毒性、高残留和致癌、致畸、致突变作用，且由于其易溶于水并广泛使用，因此极易进入水体造成水环境污染问题，影响人类的健康。由此可见，去除污水中的孔雀石绿至关重要。

目前为止，主要用于去除水溶液中的孔雀石绿方法包括光降解、生物降解和吸附作用。但是由于孔雀石绿不仅在光和热作用下相对稳定，而且对氧化和生物降解有一定的抵抗力，因而利用吸附作用来去除孔雀石绿成为一种最行之有效的方法。吸附法作为一种传统的废水处理方法，具有简单、高效、经济等优点，被公认为是污水处理中的有效方法之一。在吸附法中，吸附剂的选取尤为重要。常规吸附剂，如活性炭、硅藻土、树脂等，其吸附效率通常受比表面积、分离回收困难、缺乏选择性和动力学等条件的限制。然而，环糊精修饰的磁性纳米材料不仅拥有较大的比表面积、较高的吸附能力，而且具有超顺磁性，突出的表现就是在外加磁场的条件下，吸附剂可快速分离和回收，有效减少了二次污染，降低了经济成本。

此外，运用大环主体分子对磁性纳米材料进行功能化处理也是目前的研究热点。环糊精作为第二代超分子主体，具有独特的内疏水、外亲水的结构，能够与污染物通过分子识别作用，形成主客体包合物，从而达到去除污染物的功能。将磁性纳米材料与环糊精相结合，形成环糊精功能化的磁性纳米复合物，使其兼具磁性纳米粒子优良的磁学性质和超分子的分子识别功能，在环境领域显示出巨大的应用潜力。

发明内容

本发明的目的是合成一种环糊精超分子聚合物/Fe₃O₄磁性纳米粒子复合体及其在废水处理中的应用。复合体用于废水处理时，在外加磁场的作用下，复合体可快速分离和回收，可有效减少二次污染，降低成本。

本发明提供的一种环糊精超分子聚合物/Fe₃O₄磁性纳米粒子复合体，通过包括如下步骤的方法制备得到：

(1)β-CDSP的制备：将β-CD(1当量)加入适量二甲基亚砜(DMSO)中溶解并搅拌，后加入一定量的三乙胺(DMSO体积的1/4)，5分钟后，加入交联剂均苯四甲酸二酐(PMA)(2-4当量)，室温下反应，反应溶液逐渐凝胶化；16-24h之后反应完全，成为块状，用研钵研磨，后分别用二次蒸馏水和丙酮洗涤并抽滤，再用二次水洗涤3次过滤后，冷冻干燥得到白色粉末β-CDSP；