[发明专利]一种β-环糊精聚合物吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可同时用于染料和重金属离子吸附的β‑环糊精聚合物吸附剂及其制备方法和应用，该方法是将硅烷保护的β‑环糊精衍生物与烯基酸酐反应得到的改性β‑环糊精与杂环烯类单体进行自由基交联共聚反应制得，其结构通式如下：由于本发明采用的改性β‑环糊精与杂环烯类单体可在共聚时形成多孔、比表面积大的共聚物，且为有机染料和重金属离子提供不同的吸附位点，因而该吸附剂不仅可大大提高吸附剂的吸附容量，还可有效改善有机染料和重金属离子相互抑制而同时去除效果差的现状。

技术领域

本发明属于聚合物吸附剂及其制备和应用技术领域，具体涉及一种β-环糊精聚合物吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国经济和城市化的急剧发展，冶金、矿产、电池、纺织、皮革等行业的废水中含有大量的染料和重金属离子。由于绝大部分有机染料和重金属离子具有很强的毒性，可致癌、致畸、致突变以及极易在生物体内富集，因此即使低浓度的有机染料和重金属离子也会对人类健康和整个生态系统造成严重威胁。为此，去除水体中的染料和重金属离子已迫在眉睫。

目前染料和重金属离子废水的常规处理方法有：混凝沉淀法、蒸发回收法、膜分离法、高级氧化法、吸附法等，其中吸附法具有效率高、操作简单、成本低廉的特点，在污水处理中使用较为广泛。然而，大部分传统吸附剂比如活性炭、沸石、黏土等仅对有机染料或重金属离子单一污染物类型有吸附作用，这一缺点限制了其作为吸附有机染料和重金属离子材料的实际应用。因此，针对有机染料和重金属离子在废水中广泛共存的现状，开发设计可同时高效吸附有机染料和重金属离子的吸附剂至关重要。

然而，现阶段使用一种吸附剂同时去除有机污染物和重金属离子的研究在国内外尚不多见，并且普遍存在因有机污染物与重金属离子竞争同一吸附位点导致吸附剂对两者的吸附能力均受到抑制的问题。如V.Hernández-Montoya等人(Journal of EnvironmentalManagement,2013,116,213-221)制备了一种以羟基为吸附位点的沸石吸附剂，该吸附剂在单一污染物组分溶液中对阳离子染料Basic violet 3和Pb²⁺的去除率分别为75％和100％，而在混合溶液中，两者的去除率分别下降到2％和85％。Salim Bekkouche等人(Desalination and Water Treatment,2012,37,364)制备了一种二氧化钛纳米颗粒吸附剂，在金属离子和苯酚的混合溶液中，Cd²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的存在使该吸附剂对苯酚的吸附量下降了30～60％，而苯酚的存在也使得各种金属离子的吸附量下降了30～50％不等。为避免有机染料和重金属离子的竞争吸附，人们开始结合有机染料和重金属离子的特点，采用赋予吸附剂不同的功能基团，在不同的吸附位点通过不同的反应类型来实现其同步的吸附。如β-环糊精分子就表现出一种独特的功能性，即一个β-环糊精衍生物分子可以为有机染料和重金属离子提供不同的吸附位点，从而达到对有机染料和重金属离子同时吸附的目的。