[发明专利]一种固体环糊精基螯合脱色吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种固体环糊精基螯合脱色吸附材料及其制备方法。本发明以环糊精、环氧氯丙烷和多亚乙基多胺为原料，二醛为交联剂，通过反相乳液法合成高分子微球，然后再在碱存在下使二硫化碳与高分子链上的活泼氨基或亚氨基反应而将对多种重金属离子有强螯合能力的二硫代甲酸基修饰到微球表面；所得材料结构中不仅存在的对多种重金属离子具有较强作用的胺基、亚胺基和羟基等活性基团以及具有强螯合能力的二硫代甲酸基‑CSS^‑，而且还含有能与多种有机污染物形成包合物而使其去除的“内疏水外亲水”环糊精结构单元，能高效同步去除废水中重金属离子和有机污染物，并使处理水脱色，可适于重金属、有机物和重金属‑有机物复合污染废水的处理。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料，尤其涉及一种固体环糊精基螯合脱色吸附材料及其制备方法。

背景技术

复合污染是多种污染成分共存时发生相互作用形成的成分更复杂、处理难度更大的污染。随着工农业生产的飞速发展，排放的污染物种类不断增加，形成的复合污染成分越来越复杂。其中，重金属与各种有机物共存形成的重金属-有机物复合污染是一种典型的复合污染，已引起环境保护工作者的高度重视和浓厚的研究兴趣。目前综合考虑重金属和有机污染物去除的方法尚不多，按作用原理可分为以下几种：吸附法、离子交换法、絮凝法、光催化降解和还原法等。由于重金属和有机物性质相差较大，采用离子交换法和絮凝法处理重金属 -有机物复合污染时，设计合成的吸附剂、离子交换剂和絮凝剂需对重金属和有机物两类物质均有较强作用，显然，将两种迥异的性质或功能兼容在同一处理剂中难度较大，制备工艺较复杂，成本较高。采用光催化降解处理，关键在于光催化剂的设计和性能，处理工艺较复杂，效率不高，适用范围有限；采用纳米零价铁等还原处理存在适用范围有限，成本较高等问题，且纳米零价铁的分散性、稳定性以及生物毒性都是需要解决的难题；传统Fenton氧化技术，存在反应须在较强酸性环境下进行、Fe²⁺难以重复利用以及产生大量铁污泥等问题，而非均相Fenton氧化存在催化剂颗粒易团聚、分散性差、铁的溶出率较高等问题。

与其他方法比较，由于吸附法是利用具有多孔性、高表面能或高比表面积的固体材料对废水中重金属离子的吸附作用而将重金属除去的方法，适应于各种不同的重金属废水，特别是低浓度废水和废水的深度处理，尤其对采用其他方法难以有效处理的剧毒和难降解的污染物效果显著，且吸附速度较快、操作简单、吸附材料来源广。因此，吸附法是一种经济、有效和最具推广应用价值的重金属废水处理方法。吸附法对重金属废水的处理效果主要取决于吸附材料的性能。处理重金属-有机物复合污染废水特别是重金属-有机染料复合污染废水的吸附材料不仅要具有强的螯合捕集重金属离子的能力，也需要具有吸附去除有机污染物的能力。

环糊精(Cyclodextrin,简称CD)是一类由D-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4糖苷键首尾相连形成环状结构的低聚糖化合物。按组成环糊精的D-吡喃葡萄糖单元个数，常见的环糊精有α-环糊精(6个葡萄糖单元)、β-环糊精(7个葡萄糖单元)和γ-环糊精(8个葡萄糖单元)。环糊精表现为内疏水外亲水的锥筒状空腔结构，可与客体分子形成稳定的包合物；在碱溶液或者有机溶液中均可稳定存在，但酸性条件下可释放出包裹的物质。环糊精表面含有三种不同形式的反应性羟基，可在不同反应条件下通过不同反应形式实现特定位置的羟基转化反应，从而实现对其结构的精细调控。另外，其锥筒状结构可以使其对特定大小和形状的疏水性物质进行包合，有利于实现对废水中有机污染物进行选择性吸附。并且环糊精具有优异的生物相容性，作为水处理材料不会引起二次污染。但环糊精易溶于水，不能直接用作吸附材料，且其上活性基团是单一的羟基。因此需对环糊精进行修饰改性以增加其上活性基团，并进行交联使其成为不溶性吸附材料。

发明内容