[发明专利]一种吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料的综合利用方法，具体为吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料作为新的吸附剂和催化剂的综合利用方法。本发明将吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料收集、表征活化后，可高效、高选择性吸附和降解废水中金属铜、镍、镉等重金属、亚甲基蓝色素和氯酚等环境污染物。

背景技术

随着全球工业化进程的进一步加快，钢铁、电镀、制革及颜料色素化学等产业得到了长足的发展。在这些产业的发展中，重金属的作用不容忽视，但与此同时，随之而来的重金属所造成的环境污染也引起了人们的广泛关注。例如，铬在水溶液中以Cr(Ⅵ)和Cr(III)两种价态存在，Cr(Ⅵ)具有良好的水溶性、强氧化性，毒性是Cr(III)的100倍，是联合国环境署(U.S. EPA)公布的典型环境持久性污染物。如何对其进行有效去除和回收不仅是环境保护领域的研究热点，也是资源再生的关注热点。功能化磁性复合材料因其制备方法多样、工艺相对容易控制，具有结构、功能的可预期性、可调控性和可剪裁性而日渐为国内外科学家的研究热点，并在材料、化学、医学、生物和环境工程等领域有着广泛的应用前景。由于其具有磁性，采用磁分离技术能方便地分离和回收，已成功应用于废水处理吸附剂的研究。申请者也已成功制备了氨基功能化Fe3O4高分子复合材料并将其成功用于水中Cr(Ⅵ)的吸附与去除(化学学报,2009,67(13),1509-1514；J.Mater.Sci.2010,45,5291–5301；J.Hazard.Mater.2010,182, 295–302；Ind.Eng.Chem.Res.2013，52，12723-12732等)。

虽然它们对Cr(Ⅵ)有很高的去除效率，最高吸附量可达370mg/g，然而吸附Cr(Ⅵ)后的材料如不妥善收集和处理也同样会成为一种新的环境污染固体废料。为此，申请者曾尝试过将其作为催化剂用于醇的选择性氧化的有机合成方面，并取得了初探性成果(中国科学B辑: 化学,2010,40(11),1575-1583)。然而，由于处理Cr(Ⅵ)后的废料成分非常的复杂，如废料成分为：不同氨基、不同高分子比例、不同磁核含量、不同Cr(VI)吸附量、不同吸附条件(如温度、pH值等)等的材料混合在一起构成的废料；其废料的成分未知，结构未知，因此其系统的综合利用尚未有效开展。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种操作简单、效率高、能有效回收和综合利用吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料的综合利用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料的综合利用方法，将吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料收集后进行活化、表征和综合利用，该方法包括：首先，先将吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料进行收集、混合均匀，采用超声协助清洗或微波协助清洗、磁分离后活化；然后取样进行表征，最后将其用于吸附和降解废水中重金属、亚甲基蓝色素和氯酚类环境污染物。

本发明所述的金属重金属为铜、镍、镉；所述的氯酚类为是苯酚(羟基苯)苯环上的氢原子被一个或多个氯原子取代而形成的一类有机化合物，包括从单取代的一氯酚到全取代的五氯酚在内的19种异构体。

本发明上述吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料的综合利用方法，其中吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料的收集与活化，具体的制备步骤包括：将不同来源的吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料进行收集，然后混匀(此处的混匀是将不同来源的、吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料进行混合，因为材料来源会比较多，比如说是不同批次、不同pH条件下、不同温度、不同浓度的Cr(VI)材料，这些材料的结构和组成均会有些差别)；在超声协助或微波协助作用下洗涤，然后磁分离、活化即得活化后的回收材料(NMP-Cr)。

本发明上述的洗涤分别采用去离子水和乙醇各洗涤2-5次。

本发明上述的磁分离是为了去除洗涤时产生的非磁性成分，另外采用磁分离可以有效收集回收材料。

本发明上述的活化为采用40～80℃真空干燥4～24小时，即得活化后的回收材料 (NMP-Cr)；活化的目的是提高材料的比表面积和分散性，从而有效提高吸附效率和吸附量；优选的活化温度为50-70℃，时间为10～15小时。

本发明上述吸附Cr(VI)后的磁性高分子材料、其磁核为四氧化三铁，高分子层无严格要求，吸附的Cr(VI)的形态无严格要求。