[发明专利]水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂及其制备方法及其应用

权利要求书

1.一种水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂，其特征在于包括1～10份的聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～100份的阳离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH）、5～30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺（PNVF-COOH）、100～500份的水、1～5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH₃I)、1～10份的氢氧化钠及20～80份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD）；

所述聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHEMAA聚合物主链；

所述阳离子型高分子前驱体聚合物PDMC-COOH采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH）聚合物；

所述功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺（PNVF-COOH）聚合物；

所述乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD）的合成方法是：将40～80份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸和40～80份的乙酸酐溶解于50～100份的2-甲基吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐；

以上均为质量份数。

2.根据权利要求1所述的水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂的应用，其特征在于将0.1～1份的水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂加入到100～1000份的废水中，常温下搅拌1～5分钟，调节pH至2～5，废水中阴离子染料分子与水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂的阳离子型侧链PDMC发生静电吸附，废水中重金属离子与水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂的螯合型侧链PVAEGTANa发生螯合吸附，再加入0.01～0.1份的助沉降剂，常温下搅拌1分钟，助沉降剂的过量金属离子将进一步快速与水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂的螯合型侧链PVAEGTANa发生螯合交联沉淀反应，10秒内生成粒径大于100 μm的絮体沉淀，可快速实现去除废水中的阴离子染料及络合型重金属离子，以上均为质量份数。

3.根据权利要求2所述的水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂的应用，其特征在于所述助沉降剂为氯化钙、硫酸镁、氯化亚铁、三氯化铁、三氯化铝的一种或两种以上的任意组合。

4.一种水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂的制备方法，其特征在于将1～10份的聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～100份的阳离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH）和5～30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺（PNVF-COOH）混合溶于100～500份的水里，加入1～5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH₃I)，控温于50～80℃，进行酯化反应10～70小时，获得聚羟乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚N-乙烯胺基甲酰胺）(PHEMAA-g-(PDMC-r-PNVF))；再加入1～10份的氢氧化钠，控温于50～80℃，进行水解反应12～48小时，获得聚羟乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚乙烯胺）（PHEMAA-g-(PDMC-r-PVA）)；再加入20～80份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD），进行酰基化反应12～48小时，获得聚羟乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚乙烯胺基乙二醇二乙醚二胺四乙酸钠）(PHEMAA-g-(PDMC-r-PVAEGTANa))即水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂，以上均为质量份数。

5.根据权利要求4所述的水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂的制备方法，其特征在于所述聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）的聚合度为10～200，所述阳离子型高分子侧链前驱体聚合物PDMC-COOH及功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH的聚合度均为10～200，阳离子高分子侧链PDMC的接枝率为1～80%及螯合型高分子侧链PVAEGTANa的接枝率为1～20%。