[发明专利]一种磁性环糊精基交联高分子吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种磁性环糊精基交联高分子吸附材料及其制备方法。本发明以磁性四氧化三铁微球为内核，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，通过反相微乳液法在线包覆交联活性高分子层制备核壳型磁性吸附高分子微球；所得吸附材料中不仅存在丰富的胺基、亚胺基和羟基等活性基团，也含有能与有机污染物形成包合物的环糊精单元，还含有强磁性的四氧化三铁微球内核；克服了传统吸附剂对重金属‑有机物复合污染处理效果差，效率低，成本高，不能使废水中重金属和有机污染物同步去除，特别是处理后吸附剂的分离回收困难，操作难以自动控制和连续化等问题。本发明产物适于各类重金属、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，尤其涉及一种磁性环糊精基交联高分子吸附材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的高速发展，水污染已成为当今世界上最为棘手和亟待解决的环境安全问题。近年来，河流、湖泊、水库、近海海域污染呈现出总体上升的态势，这些污染问题已经对人体健康和生态环境产生了不容忽视的影响。随着采矿、冶炼、电镀、化肥、农药、染料和印刷等工业快速发展，大量富含重金属离子和难降解有机物的废水直接或间接地排放到环境中。Hg、Pb、Cd、Cr、Mn、Ni、Cu等重金属因其不可被生物降解和持久性，通过食物链积累在动植物体内，对生物和人体健康造成严重威胁。同时，随着工业的进一步发展和新型科技的进一步应用，越来越多的有机化合物通过各种途径进入水体，产生的水体有机物污染问题日趋严重，也受到越来越多的环保工作人员的重视。实际重金属废水污染鲜有以单一成分存在的，多以多种重金属、重金属-无机污染物和重金属-有机污染物等复合污染形式存在，以重金属-有机物复合污染较为普遍，如重金属离子与采选药剂、染料、酚类和抗生素等，由于进入环境的重金属和有机污染物会发生相互作用，使重金属-有机物的去除变得更加困难。

目前关于水中重金属离子的去除方法主要有以下几类：沉淀法、吸附法、膜分离、电化学方法以及光催化还原法等。虽然化学沉淀法相对于其他方法来说具有方法简单、效果较好和处理效率较高等优点，但还存在需投加化学药剂，化学药剂不能回收，处理成本较高，产生较多化学污泥，从而会导致较严重的二次污染等问题；膜分离技术存在成本高、低浓度的洗脱废液的处理等问题；光催化还原法存在应用范围窄、效率低等问题。有机污染物的方法按作用原理可分为物化法、生化法和物化-生化组合法等。生化法是一种广泛应用于有机污染物去除的方法，但实际工业废水污染物成分复杂、浓度和毒性高，对微生物的活性产生抑制甚至杀灭作用，因此，多数工业废水可生化性差，难以直接进行生化处理。特别是重金属 -有机物复合污染体系，重金属对一般微生物都有毒害作用，因此，不宜采用生化法处理。至于物化-生化联合法同样存在上述问题。因此，含有重金属的有机物废水不宜采用生化法和物化-生化组合方法处理。物化法中应用较广的是吸附法和高级氧化技术。高级氧化技术在处理中会产生其它污染废物，从而造成二次污染。吸附法主要是利用吸附材料的高比表面能和对有机污染物的高亲和力将其吸附在吸附剂上而除去，如活性炭和生物炭等，但这些吸附材料常存在吸附容量限制，制约了其推广应用。由于重金属与有机污染物存在复杂的相互作用，应用这些方法还有许多问题需要解决。对于日益增多且严重的重金属-有机物复合污染的处理，目前主要采用针对不同成分而采用不同方法进行分步处理的方法。但这种分步处理方法存在以下问题：(1)由于该类废水成分复杂、相互影响和制约，单独处理重金属和有机物的方法在方案设计时未考虑有机物或重金属的影响，方法上存在缺陷，致使多数处理效果差甚至失效；(2)处理工艺较复杂，步骤多，操作复杂，成本较高；(3)由于重金属和有机物是分开处理的，不能产生协同去除效应。因此，对于重金属-有机物复合污染物的去除，需研发能同步去除重金属和有机物的方法和材料。此外，还有处理后吸附材料的分离也是需要着重考虑的重要问题。

发明内容