[发明专利]一种聚苯胺基复合功能材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种聚苯胺基复合功能材料、制备方法及应用，属于废水处理领域。该材料的制备方法包括以下步骤：1)苯胺单体的提纯；2)苯胺单体分散：移取提纯后的苯胺单体分散水中，室温搅拌，得到苯胺单体分散液；3)混合：称取树脂，乙醇浸泡、水洗后，置入步骤2)中的苯胺单体分散液中、搅拌，得到混合液；4)氧化剂的配制；5)将氧化剂滴加到步骤3)中的混合液中，滴加完毕后，静置搅拌，产物过滤、醇洗、水洗至中性、干燥。该复合功能材料不仅可以吸附废水中的六价铬，且可进一步将六价铬还原转化为三价铬，实现含铬废水的脱毒处理及资源化回收利用；克服了聚苯胺纳米粉体不便于水体应用的缺陷，便于大规模生产应用。

技术领域

本发明属于水污染处理领域，涉及水中六价铬的还原和吸附去除，具体涉及一种聚苯胺基复合功能材料、制备方法及应用。

背景技术

铬及其化合物在现代工业应用广泛，油墨、染料、电镀以及铬法制革等工业都离不开铬化合物，这些工业排放的废水中会含有数量不同的铬。铬在水中以六价(Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-三价(CrO^2-,Cr³⁺)离子形态存在，工业废水中主要以六价形态存在。人在饮用被铬污染的水后可以引起肠胃痛和肠胃功能紊乱等疾病甚至致癌和致畸变。另外铬对水体鱼类、微生物及某些农作物的生长也有抑制作用，从而会影响水的利用和水体的自净功能。国家环保部门将含铬废水列为一类污染物，严格控制含铬废水的直接排放。因此，对于六价铬的处理一直是国内外环境领域的研究热点。

目前，工业上对含六价铬的废水的处理办法主要包括离子交换法、电化学法、反渗透法和吸附法等方法，其中吸附法由于操作简便、安全、设备简单等优点，应用最为广泛。上述处理方法均存在一定的局限，如去除量低、二次污染严重等严重问题。目前来说，研究较多的吸附剂主要有炭质吸附剂和有机聚合物等，但是大多数吸附剂仍处于实验室研究阶段，因此开发吸附效果好、便于实际生产应用的用于铬的吸附去除的吸附剂是处理含铬废水的一个重要的方向。

聚苯胺作为一种新型的导电聚合物，其分子中含有大量的氨基亚氨基功能基团，它们对金属离子具有良好的络合作用，同时这些氨基亚氨基还具有还原性，可以与一些氧化还原电位高的金属离子发生氧化还原反应，同时由于其具有很好的耐溶剂性能，故而可以广泛的应用于各种复杂的环境条件。已有的研究表明，聚苯胺对于六价铬具有相对较高的吸附容量，是较优的除铬吸附剂，同时聚苯胺上的亚氨基功能团还可以有效的还原六价铬为毒性较低的三价铬。为了提高聚苯胺对铬的吸附能力，各种载体如粘土、纳米纤维、磁性纳米粒子等被用于聚苯胺的载体制备聚苯胺复合材料，但是这类复合材料仍是以分散性的分散材料，仍是不利于聚苯胺在实际水体中的应用。

现有技术中，聚苯胺的制备方法一般为：将苯胺单体在酸性溶液中分散，保持低温缓慢加入配置好的氧化剂。为了更好的发挥聚苯胺在环境中的应用，现有技术中已存在聚苯胺相关材料的研究，如中国专利申请号CN201110205090.4，公开日期为2012.02.15的申请案公开了一种利用聚苯胺改性凹凸棒土去除水中六价铬的方法，该申请案的方法首先在冰水浴的条件下，将苯胺和对苯二胺溶于浓度为1mol/L的盐酸溶液中，再加入凹凸棒土，搅拌均匀；然后，将过硫酸铵溶于另外的浓度为1mol/L的盐酸溶液中；最后，将前两步得到的溶液混合进行聚合反应后，室温静置，之后过滤，洗涤，干燥，得到聚苯胺改性的凹凸棒土复合微粒，将制得的聚苯胺改性的凹凸棒土复合微粒与待去除六价铬的水按质量比为1：800～5000混合，能够有效去除六价铬初始浓度为2.5～35mg/L的废水中的六价铬，本发明克服了现有吸附方法存在的吸附剂吸附容量小、吸附速率低和吸附效率差的缺点，有效控制了六价铬对水体所造成的污染与危害。然而该申请案的方法还存在以下缺陷：1)聚苯胺改性的凹凸棒土复合微粒仍是以粉体形式应用，不便于投入大规模实际使用；2)聚苯胺改性的凹凸棒土复合微粒对水体中六价铬的吸附容量还有待提高；3)该申请案并未研究聚苯胺改性的凹凸棒土复合微粒对六价铬的还原能力。